Tekniikan historia

Question: Minkä kokoinen Antikytheran kone on?



Tekniikan historia kuvaa niiden välineiden ja menetelmien kehitystä, joita ihminen on käyttänyt selvitäkseen luonnossa hengissä, puolustaakseen itseään, muokatakseen ympäristöään, viihdyttääkseen itseään ja kommunikoidakseen muiden ihmisten kanssa. Tekniikan käytön aloittivat varhaisemmat ihmislajit, jotka onnistuivat siirtämään osaamista sukupolvelta toiselle. Tiedon karttuminen oli aluksi hidasta ja vasta maatalouden alkamisen jälkeen ihmisryhmät kasvoivat riittävän suuriksi, jotta muodostui laajempaa työnjakoa. Maanviljelyksen ja keinokastelun avulla Lähi-idässä, Amerikan mantereella ja Kiinassa syntyi toisistaan riippumatta muinaisia korkeakulttuureita.
Laivojen rakentaminen lisäsi kauppaa, ja sitä kautta ideat levisivät nopeammin. Metallien keksimisen jälkeen pystyttiin tekemään kestävämpiä työkaluja ja koneita. Yhteiskunnan mullistuksista, kuten Rooman valtakunnan tuhosta huolimatta teknistä tietoa pystyttiin säilyttämään ja tiedon kartuttamista jatkamaan. Tieteellisen vallankumouksen jälkeen tekniikasta tuli tieteen apuväline, ja tieteestä tekniikan apuväline.[1] Tämän yhdistelmän avulla Eurooppa ja Englanti etunenässä pystyivät luomaan joksikin aikaa teknis-teollisen ylivoiman muuhun maailmaan nähden.
Koneellistuminen eteni tehtaissa, maataloudessa, kulkuvälineissä ja kodeissa. Aluksi voiman koneiden pyörittämiseen tuottivat höyrykoneet ja sitten polttomoottorit ja sähkö. Tiedonvälityskin tuli reaaliaikaiseksi sähköisenä. Sähkön ja transistorien avulla saatiin toteutettua ohjelmoitava kone, jollaista oli yritetty tehdä niin mekaanisena kuin hieman paremmin onnistuen elektroniputkilla. Tekniikan avulla ympäristöä pystyttiin muuttamaan rajusti. Hyöty ei jakautunut oikeudenmukaisesti ja sivuvaikutukset saattoivat olla vaarallisia, joten yhteiskunta joutui lainsäädännöllä luomaan tekniikan hyödyntämiselle rajoja.
Ihminen ja tekniikka

Ihminen on työkalujensa ja työmenetelmiensä käytöllä, rakentamillaan asumuksillaan sekä hyödyntämänsä yhteistoiminnan avulla luonnut itselleen muusta luonnosta rajatun ja osin suojatun ympäristön. Tätä toimintaa varhaiset ihmiset ovat harrastaneet niin pitkään, yli miljoona vuotta, että se on ehtinyt vaikuttaa ihmisen evoluutioon, mistä esimerkkinä mainitaan usein ihmisen käden taitavuus työkalujen valmistuksessa.[2] Tämän sopeutumisilmiön, josta biologit käyttävät termiä rinnakkaisevoluutio tai yhteisevoluutio, seurauksena ihmisestä on tullut tekniikkansa vanki: hän ei enää selviydy luonnossa ilman tekniikkaansa. Benjamin Franklin määritteli ihmisen olevan työkaluja käyttävä eläin.[3] Biologisen tiedon lisääntyessä nykyisin joudutaan tarkentamaan, että alkaessaan valmistamaan suunnitelmallisesti työkaluja, eläin muuttui ihmiseksi.[4]
Teknisen kehityksen päävaiheet

Tekninen kehitys voidaan jakaa kolmeen vaiheeseen:[5]
Sattuman tekniikaksi kuvataan vaihetta, jonka alkuaskeleella on pähkinöitä kivellä rikkova simpanssi. Varhaiset ihmiset eivät ole järjestelmällisesti pystyneet siirtämään teknistä taitoaan jälkipolville ja monet asiat ovat jouduttu keksimään useaan kertaan. Myös populaatioiden pienuus on vaikeuttanut tiedonsiirtoa, koska osaaja saattaa kuolla ennen kuin muut oppivat samat taidot. Siirtyminen nyrkki-iskurista kivikirveeseen on ollut jo merkittävä kehitysaskel. Keksinnöt seuraavat todennäköisyydenlakeja siitä mihin ihmiset luonnossa saattavat ajan kanssa törmätä. Tämä hidas kehityksen vaihe alkaa varhaisella kivikaudella ja kestää miljoona vuotta.
Käsityöläisen tekniikka -vaihe alkoi myöhäisellä kivikaudella, jolloin alkoi muodostua työnjakoa. Jotkut osaavat tehdä asioita paremmin kuin muut, mikä synnyttää kaupankäyntiä, kun joku ompelee vaatteet ja toiset tuovat hänelle ruuan. Osaamisen siirtymistä seuraavalle sukupolvelle varmistetaan oppipoikien avulla tekniikkaa kuitenkaan laajemmin kehittämättä. Maanviljely alkaa. Käsityöläistekniikkavaihe alkoi muutama kymmenentuhatta vuotta sitten ja sen aikana kehittyi useita muinaisia kulttuureja. Ihminen ymmärtää, että kengäntekemisentaito on jotakin epäluonnollista. Sen alkuperä ei ole eläinkunnassa. Ihmisten kontaktit muihin ihmisyhteisöihin kaupankäynnin myötä moninkertaistuvat ja samoin siirtyvät ideat.

 Insinöörin tekniikka on sidoksissa luonnontieteellisen ajattelun kehittymiseen. Arkhimedes antoi jo esimerkkiä suunnittelutyön merkityksestä. Insinöörin tekniikka -vaihe alkoi muodostua hitaasti keskiajan lopulla ja pääsi kukoistukseensa, kun suunnittelussa alettiin hyödyntää luonnontieteen tuloksia. Keksiminen käsityöläisyhteiskunnassa tuottaa työkaluja, ei koneita. Koneet pitää suunnitella ja siihen tarvitaan insinööri. Tiukan määritelmän mukaan ensimmäinen kone edustaen tekniikan kolmatta vaihetta on Robertsin vuosina 1822–30 kehittämä kutomakone, koska se on ensimmäinen itsenäisesti toimiva kone, joka tekee itsenäisesti jonkun tuotteen. Teknikko-insinööri on siinä erottunut suorittaja-taitajasta.
Esihistoriallinen aika

Tiedot esihistoriallisen ajan keksinnöistä perustuvat arkeologiseen aineistoon. Kivikaudelta on säilynyt nimensä mukaan pääasiassa kiviesineitä, mutta todennäköisesti silloin on käytetty enemmän puuta, luuta ja nahkaa tarve-esineiden valmistamiseen. Nämä materiaalit eivät ole säilyneet kuten kiviset. Arkeologisessa aineistossa säilyneet työkalut ovat tärkeitä myös muiden alojen kuin tekniikan ymmärtämisen kannalta, sillä käytetty teknologia kertoo paljon yhteiskunnasta yleensä.

Esihistoriallisella ajalla Acheulin kulttuurissa, mahdollisesti jo noin 1,5 miljoonaa vuotta sitten, nykyihmistä edeltänyt pystyihminen tai vielä varhaisempi ihmislaji oppi hallitsemaan tulta.[6] Kivityökaluista kuten nyrkki-iskureista on jäänteitä 2,5 miljoonan vuoden takaa.[7] Käteväihmisen työkaluja on löytynyt paikoista, joissa kyseistä kivilajia ei ole lähistölläkään, mistä on päätelty lajin kantaneen kivityökaluja mukanaan. Tämä on merkki suunnitelmallisuudesta, johon eivät nykyiset simpanssit pysty.[8] Tulta on käytetty 400 000 vuotta sitten puisten keihäänkärkien koventamiseen. Koska ihminen alkoi kypsentää ruokaa tulella, ei ole tarkasti tiedossa. Tällä keksinnöllä oli suuri merkitys ravitsemuksen suhteen, sillä kypsennetystä ruoasta pystytään käyttämään hyödyksi suurempi osa.[9]  Varhaisella kivikaudella syntynyttä Acheulin tekniikkaa käytettiin hyvin kauan, aina 100 000 eaa. saakka. Acheulin tekniikassa kivestä tehtiin vain muutamia esineitä, nyrkki-iskureiden lisäksi nylkyveitsiä.[10]
Ihmisen metsästysmenetelmänä on ollut jäljittää eläintä antamatta sille levähdystaukoa niin kauan, että ihminen on päässyt aivan väsähtäneen eläimen lähituntumaan ja tappanut sen iskukeihäällä (seipäällä). Iskukeihäitä käytti heidelberginihminen. Väsytystaktiikkaan pidetään myös syynä ihmisen kykyyn hikoilla ja karvattomuuteen, koska on tarvittu tehokasta jäähdytystä. Kivikirveitä on ollut olemassa yli 200000 vuotta. Vaatteita ihmiset ovat käyttäneet yli 100000 vuotta. Risumajoista on 400000 vuoden taakse ajoitettuja jälkiä. Neanderthalin ihminen osasi jo valmistaa asumuksia eläinten taljoista ja tehdä niistä myös vaatteita, joiden avulla pystyttiin laajentamaan asutusta pohjoiseen.[11]
Ihmisellä on evoluution tuottama taipumus kielen oppimiseen, mutta kielet ovat kulttuurievoluution eli opittujen taitojen evoluution tulosta. Kivikaudella ihmisen kehitykseen alkoivat vaikuttaa molemmat evoluutiot rinnan.[8] Pystyihmisen kurkunpää on vastannut rakenteeltaan kaksivuotiaan nykyihmisen vastaavaa ja todennäköisesti pystyihminen on kyennyt jollakin tavalla puhumaan. Varhaisemman käteväihmisen kurkunpää oli vielä samankaltainen kuin simpanssilla, joka voi oppia käsimerkkejä, mutta ei puhumaan. Jos pystyihminen on puhunut, laji on todennäköisesti käyttänyt jonkilaista esikieltä (engl. proto-language), kuten pidgin-kieli, ilman selkeää kielioppia.[12] Kielioppia voidaan pitää ihmisen ensimmäisenä tietoteknisenä keksintönä. Se on avannut ihmiselle rajattoman ajatusten ilmaisun maailman.[13] Tämä on tapahtunut ilmeisesti 45000 vuotta sitten.[14]
Nykyihminen lähti Afrikan sarvesta noin 80000 vuotta sitten vaeltamaan kohti Aasiaa. Tulen tekeminen kehittämällä riittävä syttymislämpö sytykkeisiin hankaamalla kahta puuta vastakkain on nerokas keksintö ja tehty todennäköisesti 40-50 tuhatta vuotta sitten.[15] Noin 40000 vuotta sitten alkoi jonkinlainen kulttuurivallankumous, joka näkyy arkeologisen aineiston huomattavana rikastumisena. Löydetyt esineet on valmistettu taidokkaasti ja niitä on jopa koristeltu, mikä kertoo, että käsityöläisyhteiskunta on alkanut kehittyä. Jousi ja nuoli ovat ainakin 15000 vuotta vanhoja.
Maanviljelyn aloittaminen

Jääkauden päättyminen yli 10000 vuotta sitten aiheutti Lähi-Idän ilmaston muuttumisen kuivemmaksi. Näihin aikoihin alkoivat ensimmäiset ihmisryhmät harjoittaa maanviljelystä, mistä kertoo Tall Abu Hurairan kylän arkeologiset löydöt. Maanviljelijät pysyivät pidempään paikoillaan ja asumuksista tehtiin pitkäikäisempiä. Uusi elämäntapa edellytti parempia ruuan säilytysmenetelmiä. Tämä tarve synnytti savenvalannan taidon, josta vanhimmat merkit ovat 12000 vanhoja. Alkeellisilla kangaspuilla on tehty kankaita jo 8000 vuotta sitten.[16] Vanhin säilynyt kalaverkko on Antrean verkko, joka on ajoitettu ajalle noin 8300 eaa. Kuparimetallin käytöstä on arkeologisia merkkejä ajalta 8000 eaa. ja aluksi siitä taottiin pieniä koruja. Yhtä vanhoja pieniä kulta- ja hopeaesineitä tunnetaan.[17] Esihistoriallisen ajan loppuvaiheessa syntyi joitakin pysyvämpiä rakennuksia. Ötzin, Alpeilta löytyneen jäätyneen muumion, varusteet ovat hyvä esimerkki yli 5000 vuotta sitten eläneiden ihmisten taitavuudesta. Esihistoriallisella ajalla kehittyi tekninen perusta varhaisille korkeakulttuureille.
Varhaiset korkeakulttuurit

Kulttuurien synty
Varhaisten korkeakulttuurien syntymisen edellytyksenä on ollut tuottava maatalous, joka antoi ihmisille enemmän aikaa kehittää teknisiä ratkaisuja. Maatalouden tuottavuus oli suurinta tulvivien jokien kuten Niilin, Kaksoisvirranmaan jokien, Indusjoen ja Keltaisenjoen rannoilla. Maanviljelyksen tuottama ylijäämä on kasvattanut ihmisyhteisöjen kokoa, kehittänyt työnjakoa ja vilkastuttanut kaupankäyntiä. Vanhimpana korkeakulttuurina pidetään kaksoisvirranmaassa ollutta ubaid-kulttuuria. Auraa alettiin käyttää 3000 eaa. Babyloniassa, mikä nosti sadon määrää, kun rikkakasveja saatiin vähennettyä ja maaperän ravinteet saatiin paremmin kiertoon. Auraa vetämään valjastettiin härkä, joka on märehtijänä helpompi ruokkia kuin hevonen. Kaksoisvirranmaasta teknisiä keksintöjä välittyi Niilin alueelle, jonne syntyi Saharan aavikon suojaamana noin 3000 vuotta kukoistanut muinaisen Egyptin kulttuuri.[18]


Kastelujärjestelmä kehittyi jokivarsikulttuureissa ja lisäsi viljelymaanalaa. Tulvavettä opittiin varastoimaan altaisiin ja käyttämään vielä tulvan jälkeen. Egyptiläisten kehittämällä shadufin, vedennoston tarkoitetun vivun avulla vettä pystyttiin nostamaan ylemmille pelloille. Kastelujärjestelmät kehittyivät laajoiksi, ja Mesopotamiassa pisin kanava oli noin 100 kilometriä ja 100 metriä leveä. Kastelujärjestelmien tarvetta Mesopotamiassa lisäsi ilmastonmuutoksesta aiheutunut joidenkin Persianlahteen laskevien jokien kuivuminen noin 3500 eaa. Egyptissä arvioidaan asuneen vuonna 5000 eaa. primitiivisen maatalouden alkaessa noin 100000 ihmistä. Väkiluku kasvoi nopeasti, ja vuonna 3000 eaa. asukkaita oli jo noin miljoona. Roomalaisaikana asukkaita oli noin 4 miljoonaa, ja väkiluku alkoi kasvaa vasta uudella ajalla.[19]
Kaupankäynti ja liikenne
Suuria aluksia alettiin rakentaa niin Niilin kuin Eufratin rannoilla. Riittävän suuret alukset auttoivat kauppaa kehittymään ja laajentamaan hallintoa. Kaupan ja hallinnon tarpeisiin sumerilaiset kehittivät kirjanpidon ja tilien käytön. Luvunpitoa oli aikaisemmin harjoitettu luilla ja tikuilla, joihin koverrettiin koloja ilmoittamaan lukumäärää. Sumerissa alettiin käyttää aluksi pussissa olevia kiviä, sitten savesta tehtyjä merkkipalikoita laskemiseen.[20] Erilaisten merkkikivien, kuten lampaan tai leivän symbolien määrä kasvoi yli tuhannen. Ensimmäinen askel kirjoitustaitoon oli sinettien käyttäminen henkilöiden tunnistamiseen ja sopimusten varmistamiseen noin 4000 eaa. Rullasinetillä tunnus painettiin saveen. Seuraava askel oli merkkikivien korvaaminen piirtämällä terävällä tikulla, "nuolenpäällä" niiden muodot sopimuksena käytettyyn saveen ja kirjoitustaito oli syntynyt.[21] Kirjoitustaidon kehittyminen kuvastaa tiiviissä yhteisössä syntyviä tarpeita oikeudenmukaisuuden suhteen, sillä varhaisimmat tunnetut tekstit ovat veroluetteloita ja anomuksia verovähennyksistä. Tekstejä kirjoitettiin papyrukselle ja niitä voitiin pienellä vaivalla kuljettaa ja arkistoida. Temppelit toimivat kaupankäynnissä aluksi uskottuina miehinä ja sopimusten säilyttäjinä, mutta temppelien asema vahvistui vähitellen ja niistä tuli kaupunkivaltioiden hallintokeskuksia.[22]. Painojen ja mittojen standardit syntyivät, tunnettu on esimerkiksi painon yksikkö talentti.[23] Sumerissa rahaa ei ollut käytössä, mutta hinnoittelu tehtiin hopealla, jonka painon mittayksikkö oli shekeli.[24] Egyptiläisillä oli myös käytössään kalenteri ja aurinkokello.[25]

Fajanssin valmistuksesta on merkkejä noin vuodelta 4000 eaa. Fajanssin valmistamiseksi on jouduttu rakentamaan uuneja, joissa saavutetaan riittävän korkea lämpötila, ja samalla on luotu edellytyksiä metallien erottamiselle malmista. Lapislatsuli-korut ovat olleet suosittuja niin Egyptissä kuin Kaksoisvirranmaassa, joihin tätä materiaalia tuli kaupankäynnin kautta. Lasia valmistettiin ensimmäisen kerran 2000 eaa. Kaksoisvirranmaassa.[26] Pyörän synty liitetään yleensä 4000-luvun eaa. Mesopotamiaan, jossa sitä käytettiin savenvalussa. Se saapui Egyptiin valloittajien mukana, kun nämä hyökkäsivät hevosvaljakoineen.[27]
Sanakirjoituksesta äännekirjoitukseen
Sumerien nuolenpääkirjoitusta pidetään vanhimpana kirjoitusjärjestelmänä. Egyptiläiset hieroglyfit ovat lähes yhtä vanhoja, noin 3000 eaa. syntyneitä.[28] Molemmat kirjoitusjärjestelmät olivat alkujaan sanakirjoitusjärjestelmiä perustuen kuvakirjoitukseen. Kuvat pelkistyivät nopeasti merkeiksi. Nuolenpääkirjoituksesta kehittyi jo 2700 eaa. tavukirjoitusjärjestelmä, mutta sanakirjoitusmerkkejäkin säilyi.[29] Sanakirjoituksessa jokaisella merkillä on vastinesanansa, jolloin kirjoitustaitoisten täytyy osata tuhansia merkkejä. Tavumerkkien määrä on huomattavasti vähemmän kuin sanoja ja kirjoittamisen oppiminen helpompaa. Sanakirjoituksessa voi kieli voi vaihtua merkien muuttumatta. Sumerin valtasi vuonna 2005 eaa. Elamilaiset, jotka perustivat Babylonian. Nuolenpääkirjoitusmerkeillä alettiin nyt kirjoittaa Akkadinkieltä. Samanlainen ilmiö on tapahtunut myös Kiinalaisten kirjoitusmerkkien tultua käyttöön Japanin kielen kirjoittamisessa. Japanin kielessä sanat taipuvat, jolloin sanakirjoitusjärjestelmää on jouduttu täydentämään tavukirjoituksella. Sanakirjoituksesta on vaikea luopua, kun se takaa oppineiden valta-aseman. Hieroglyfeistä, nuolenpääkirjoituksesta tai kiinalaisista kirjoitusmerkeistä ei ole luovuttu, vaikka tavu- tai äännekirjoitusjärjestelmä on huomattavasti helpompi oppia.[30] Askeleen äännekirjoituksen suuntaan tekivät Egyptissä työssä olleet seemiläisiä kieliä puhuneet palkkasotilaat, joiden kirjoitusta on löytynyt Wadi el-Hol-nimisestä paikasta Siinailla.[31]  Kirjoitus on noin vuosisadalta 1900 eaa. Äännekirjoitusjärjestelmä välittyi foinikialaisen kirjaimiston kautta 800–500 eaa. kreikkalaiseen kirjaimistoon. Kreikkalaiset lisäsivät alkujaan pelkkiä konsonantteja käsittävän kirjaimistoon vokaaleja. Kreikkalaisten kautta kirjaimet siirtyivät Etruskeille ja heiltä Roomalaisille.[32]
Metallien käyttö

Vanhat nimitykset kivikausi, kuparikausi, pronssikausi ja rautakausi perustuvat kultakin aikakaudelta löydettyihin parhaisiin terämateriaaleihin. Siirtyminen eri kaudesta toiseen tapahtui vaiheittain. Vanhimmat korkeakulttuurit syntyivät kivikaudella ja siirtyivät pronssikauteen jo kukoistaessaan. Varhaiset kupariesineet oli tehty takomalla löydetyistä kuparimetallisulkeutumista. Vuoden 4000 eaa. tienoilla opittiin kuparin erottaminen malmista kuumentamalla, ja vuodelta 3500 eaa. ajoilta löytyy jo valumuotteja. Vuoden 3000 eaa. aikaan Kaksoisvirranmaassa keksittiin sekoittaa kupariin sulatusprosessiin tinakiveä ja saatiin aikaiseksi käyttökelpoisempi materiaali, pronssi. Kaivostoimintaa ja metalliteollisuutta harjoitettiin asutuilla alueilla 3000 luvulla eaa. jo runsaasti.[33] Egyptin maaperästä ei löydy kuparia tai tinaa, ja egyptiläisten tiedätään valloittaneen jo varhaisdynastisella ajalla alueita niin Siinailta kuin etelästä Ala-Nubiasta, jossa esiintyy kuparia.[34]

Rauta tunnettiin yhtä varhain varhain kuin kulta ja kupari, esimerkiksi 3000 eaa. egyptiläisistä haudoista on löydetty meteoriittiraudasta tehtyjä helmiä. Raudan valmistuksen keksivät heettiläiset noin 1500 eaa. Raudan valmistus oli vaikeampaa korkeamman lämpötilavaatimuksen vuoksi. Kun opittiin valuraudan lisäksi takoraudan valmistus sekä lämpökäsittelyt kuten karkaisu ja päästöhehkutus, joilla raudasta saatiin sitkeää ja kovaa, raudasta tuli ylivoimainen materiaali aseisiin ja erilaisiin työkaluihin. Raudan yleisyys maaperässä auttoi sen käytön leviämistä. Heettiläiset pystyivät joitakin vuosisatoja pitämään raudan valmistuksen monopolia. Tutankhamonin (1336 eaa.–1327 eaa.) haudasta on löydetty on löydetty rautatikari, joka on aikoinaan ollut hyvin arvokas.[35] Metallien valmistuksen 7000 vuoden historian tulokset ovat nykyaikaisen tekniikan perusta.[36]

Rakentaminen
Poltettuja tiiliä tehtiin 3500 eaa. Kaksoisvirranmaassa, ja nämä mahdollistivat kaupunkirakentamisen.[37] Kaupunkien kasvaessa ja väestön lisääntyessä alkoi olla riittävästi resursseja suuriin rakennusprojekteihin, joista erityisesti muinaiset egyptiläiset ovat tunnettuja. Pyramidien rakentamiseen on tarvittu rakentamisen ja projektinjohtamisen ammattilaisia, joista joidenkin nimet jopa tunnetaan, kuten Imhotep. Rakennusten sijoittelussa ilmansuuntien mukaan on tarvittu hyvää maanmittaustaitoa. Yhden ihmisen tekniset taidot ovat tuskin riittäneet koko pyramidin rakentamiseen, vaan se on hallitun yhteistyön tulos. Varsinaisen rakennustyön tekijöitä suuren pyramidin rakentamisessa on ollut paljon, jopa 100000 henkeä. Kaksoisvirranmaassa kirjoitettiin Hammurabin laki vuoden 2000 tienoilla, ja näissä laeissa jo määritetään tekijän vastuusta, mikäli toiselle tehty talo sortuu. Mesopotamiassa käytettiin holvikaarirakennetta vuoden 3000 eaa. tienoilla. Kreetalla oli käytössä jo 2000 eaa. päällystettyjä katuja sekä viemäreitä.[38]
Indus-virran alue

Indus-kulttuurilla oli alueella edeltäjiä, kuten Mehrgarh-alueen kaivaukset osoittavat. Varsinainen Induksen kulttuuri syntyi 2600 eaa. Kulttuurin kuuluneet kaupungit Harappa ja Mohenjo-Daro olivat kehittyneitä, ruutukaavaperiaatteella rakennettuja. Useimmissa taloissa oli oma kylpyhuone ja viemäröinti. Indus-kulttuuri kävi kauppaa Kaksoisvirranmaan kansojen kanssa, mistä todistavat löydetyt sinetit. Indus-kulttuuri loi kirjoitusjärjestelmän, jota ei kuitenkaan vielä pystytä lukemaan, koska kieltä ei tunneta. Puuvillasta tehtiin kangaspuiden avulla kangasta ja vaatteita. Vanhin tunnettu yhtenäinen mittajärjestelmä tunnetaan Mohenjo-Darosta.[39] Pohjoisesta tulleet Arjalaiset paimentolaiskansat valloittivat alueen 1800 eaa. Arjalaisten jälkeen kehittyi muinais-Intia, jossa oli ensin Vedalainen kulttuuri, sitten klassisen Intian kukoistusaikana pidetty Gupta-valtakunta, jolloin kehittyivät tähtitiede ja lääketiede. Metallinkäsittelyssä pystyttiin 300-luvulla tekemään terästä, jota vietiin Arabimaihin damaskiteräsmiekkojen valmistukseen. Aryabhatan käyttöön ottama nollakäsite, ja sen merkintätapa ovat periytyneet länteen Intiaan 1000-luvulla tunkeutunaiden Islamilaisten kautta.[40] Nollalla on kaksi merkitystä, se voi ilmaista tuloksen laskutoimituksesta (esimerkiksi 1-1=0) tai se ilmaisee paikkajärjestelmäksi kutsutussa lukujen merkintätavassa tyhjän paikan (esimerkiksi 101). Babylonialaisilla oli jo käytössä nolla paikkajärjestelmässä ja intialainen keksintö oli käyttää nollaa molemmissa merkityksissä.[41]
Muinais-Kiina


Muinais-Kiina kehittyi erillään Euroopasta. Kulttuuri syntyi siellä noin 4000 eaa. Kiinan dynastioiden aika alkoi 2100 eaa. Xia-dynastiasta ja jatkui 1200-luvulle, jolloin mongolit valloittivat alueen. Kirjoitusjärjestelmä kehitettiin 2000-luvulla eaa., ja vanhimmat säilyneet kirjoitukset ovat ajalta 1500–1200 eaa. Mongoliaikana 1300-luvulla Marco Polo kävi Kiinassa ja tietoisuus Kiinan kehittyneestä kulttuurista levisi Eurooppaan. Yhteyksiä länteen Kiinalla oli ollut jo aikaisemmin esimerkiksi 600-luvulla Buddhalaismunkkien, kuten Xuanzangin kautta. Myös kiinalaiset tekivät merimatkoja, ja tunnetuin merenkulkija on Zheng He. Silkkitien kautta kiinalaisia keksintöjä, kuten ruuti ja kompassi, levisi Eurooppaan, mutta tekniikkaa siirtyi myös toiseen suuntaan, esimerkiksi viljelykasveista durra. Rautaa Kiinassa käytettiin valurautana, kun muualla käytettiin takorautaa, mikä johtui ilmeisesti sikäläisen rautaseoksen alhaisemmasta sulamispisteestä ja käytössä olleista palkeista.[42] Keskiajalle asti tekniikkaa siirtyi Kiinasta länteen, mutta jo uudenajan alussa asetelma oli muuttunut, ja länsimaiset ideat, kuten ruuvi siirtyivät Kiinan.[43]
Muut muinaiset kulttuurit
Tekniikan kehitykseen vaikuttivat muutkin muinaiskulttuurit kuin edellä kuvatut, kuten kreikkalaisia edeltäneet minolainen kulttuuri ja mykeneläinen kulttuuri sekä kaupankäyntinsä vuoksi teknistä tietämystä levittäneet foinikialaiset. Kiinalaisen kulttuurin piirissä kehittyivät Japanin ja Korean kulttuurit.[44]
Antiikki
Kreikka


Antiikin kreikkalaisten suhtautuminen tekniikkaan oli kaksinainen. Tuotannossa ja kaupankäynnissä tekniikkaa sovellettiin runsaasti. Tunnettuja ovat öljyjen ja viinien kuljetukseen kehitetyt amforat ja erityisen taidokkaasti tehty keramiikka. Maanviljelyssä otettiin käyttöön rautakärjellä varustettu aura. Tästä huolimatta arvostetuimmat kansalaiset olivat teoreetikoita, joita kiehtoi erilaisten ideoiden, teoreemojen ja matematiikan kehitys. Sen sijaan näiden soveltaminen käytäntöön ei heitä juurikaan kiehtonut. Syynä oli paljolti kreikkalaisen yhteiskunnan rakenne, jossa tuotantotyö kuului orjille. Luonnonfilosofia, jota toisinaan pidetään tieteen edeltäjänä, syntyi Kreikassa vuoden 1000 eaa. tienoilla. Silloin alettiin pohtia matematiikkaa, geometriaa ja tulen ominaisuutta. Aristoteles on tästä tunnettu, mutta hänkin hyödynsi Thaleen (600 eaa.) aikaisempia ajatuksia. Pythagoraan (582–500 eaa.) koulukunta kehitti geometrian perusteet, joiden jälkeen tulivat Eukleideen (noin 300 eaa.) työt. Demokritos (noin 470 eaa.) pohti aineen atomaarista olemusta.[45][46]
Kreikan ja Egeanmeren alueen kulttuurille ominaista oli merkittävä kaupankäynti niin egyptiläisten kuin Kaksoisvirranmaan kanssa samoin kuin pohjoistenkin kansojen, josta merkkinä ovat Kreikasta löydetyt Itämeren meripihkasta tehdyt korut. Kaupankäyntiä edistämään lyötiin kolikoita. Sotamenestys persialaisia vastaan perustui paljolti laivastoon.[47] Thales opetti merenkulkijoille suunnistusta tähtien avulla, ja Thaleen oppilas Anaksimandros piirsi ensimmäisen silloin tunnetun maailmankartan. 700-luvulla rakennettiin ensimmäiset kolmisoudut. Aleksanteri Suuren valloitusten jälkeen syntyi yhtenäinen helleeninen kulttuuri, jolla oli suoria vaikutuksia myöhempään länsimaiseen kulttuuriin.[48]

Teknologinen edistys oli nopeimmillaan hellenistisellä ajalla. Heron Aleksandrialainen (noin 10–70) kehitti ensimmäisiä höyrykoneita (pyörivän höyryturbiinin), nostureita, dioptra-nimisen suorakulman mittalaitteen, puristimia, suihkulähteen ja monia muita laitteita.[49] Näistä on säilynyt tietoja Heronin omissa kirjoituksissa, kuten Pneumatiká, jossa kuvataan muun muassa urut ja paloruisku. Automatopoietike-teoksessa (suom. 'Automaattinen valmistus') kerrotaan liikkuvista pienoismalleista ja nukeista. Mekhaniká-teoksessa kuvataan pylpyröitä, taljajärjestelyjä, vintturia, ruuvia, vipua ja kiilaa.[50] Kreikkalaiset kehittivät jatkuvan sotimisensa myötä monenlaista sotateknologiaa, joista tunnettu on Arkhimedeen keksimä polttopeili. Arkhimedeen koneista tunnetuin on Arkhimedeen ruuvi.[51] Galenos (130–210) kehitti lääketieteen periaatteet, joita sovellettiin tuhat vuotta. Laskentamenetelmiä käytettiin muun muassa heittokoneiden kaliiberien laskentaa, mutta tämä kaava perustui enemmän kokemukseen kuin fysikaalisten suureiden ymmärtämiseen. Vaikka mekaanisten koneiden kehitys edistyi, näitä ei paljoakaan käytetty ihmisten elintason nostamiseen.[52] Kreikkalaisen tieteen ja tekniikan merkitys myöhemmälle kehitykselle oli kuitenkin merkittävä, kun teoriat ja taidot siirtyivät roomalaisten kautta Eurooppaan.[53]

Aleksandriaan muodostui tieteen ja tekniikan keskittymä, kun kuningas Ptolemaios I perusti sinne kirjaston 300-luvulla eaa. Aleksandrian kirjasto yhteyteen perustettiin tiedon luomiselle omistettu laitos Museion. Ptolemaios III määräsi kaikki kaupungissa vierailevat luovuttamaan kirjansa kopioitaviksi. Kirjaston ensimmäinen hoitaja Zenodotos Efesoslainen järjesti kirjat aakkosjärjestykseen. Tiedonhallinnan kannalta aakkostaminen oli tärkeä keksintö. Kiinalaisessa kirjoitusjärjestelmässä tiedon järjestäminen tehdään kirjoitusmerkkien sisältämien vaaka- ja pystyviivojen määrän mukaan. Zenodotoksen seuraaja Kallimakhos Kyreneläinen aloitti kirjaston luetteloinnin ja jakoi kirjoittajat kymmeniin aihepiireihin, joista laadittiin aakkostettu luettelo. Hän käynnisti näin indeksointimenetelmien kehityksen.[54]
Rooma

Roomalaisia ei pidetä suurina tekniikan kehittäjinä, mutta sitä paremmin he menestyivät tekniikan käyttäjinä. Roomalaiset käyttivät hyväkseen monia kreikkalaisten ja etruskien keksintöjä. Etruskit rakensivat holvikaaria, jotka ovat sitten tulivat leimallisiksi roomalaisten rakennuksissa. Holvikaari oli tunnettu rakenne Mesopotamiassa, mutta kreikkalaiset eivät sitä käyttäneet. Pantheon on hyvä esimerkki roomalaisesta kupolirakenteesta. Sementin käyttö sai alkunsa imperiumin itäosista, ja sen avulla valmistettiin kestäviä akvedukteja ja kaarisiltoja. Roomalaiset olivat ylpeitä teknisestä taidostaan. Moni keisari tuli tunnetuksi heidän valtakaudella valmistuneista rakennuksista. Claudius (10 eaa.–54) vei Ostian sataman suuret rakennustyöt loppuun, ja niiden ansiosta Roomalle välttämätön viljantuonti toimi paremmin. Trajanuksen forum on vieläkin turistinähtävyys, samoin Caracallan kylpylät. Roomalaisista tuli taitavia suurten rakennusprojektien toteuttajia. Tunnettuja roomalaisia insinöörejä on Frontinus, joka vastasi Rooman vesihuollosta vuosina 97–104. Hän valvoi 400 kilometrin mittaisten vesijohtojen rakentamista. Lisäksi hän kirjoitti De Aquis -nimisen vesijärjestelmiä ja omaa teknologista näkemystään käsittelevän kirjan.[55] Roomassa oli käytössä myös viemärijärjestelmä, tunnetuimpana pääviemäri Cloaca Maxima. Kylpylöissä oli käytössä lattialämmitysjärjestelmä. Tiet, esimerkiksi Via Appia, tehtiin kestäviksi. Tieverkostoa rakennettiin valtakunnan kaikkiin osiin ja laajimmillaan pääteitä oli 90000 kilometriä. Teiden avulla pystyttiin hallitsemaan laajaa valtakuntaa.[56]
Tietoliikenne on tärkeää suuren valtakunnan hallinnassa. Keisari Augustus perusti hallinnon käyttöön organisoidun postipalvelun, jota kutsuttiin nimellä Cursus publicus. Se perustui säännöllisin välein sijanneisiin asemiin, joissa vaihdettiin hevosia tai voitiin pitää taukoa. Postiverkostosta on olemassa Tabula Peutingeriana -nimellä tunnettu kartta. Palvelu tarjosi hevosilla toimivaa pikakuljetusta ja härkävetoista hitaampaa kuljetusta. Ensimmäisiä lähettipalveluverkkoja olivat käyttäneet persialaiset.[57] Nopeampaa tiedonvälitystä varten oli käytössä valomerkkeihin perustuva lennätin, josta mainitsee historioitsija Polybios 200 eaa. Järjestelmästä kertoo myös historioitsija Sextus Julius Africanus 200-luvulla, jolloin se oli vielä käytössä. Tässä optisessa lennättimessä kirjaimille oli taulukossa määrätty kahden numeron koodi ja numerot välitettiin joko soihtujen määrällä tai näyttökerroilla. Tällaista viestitystä käytettiin sodassa ja siihen käytettyjä torneja on kuvattu Trajanuksen pylvään reliefeissä.[58]

Roomalaiset hyödynsivät taitavasti standardointia ja organisointia. Perinteisten rakenteiden käytön korostamisella tekninen taito voitiin siirtää eteenpäin. Ensimmäinen tunnettu tekniikkaa käsittelevä kirja on De Architectura, jonka kirjoittu Marcus Vitruvius Pollo noin vuonna 15. Kirjaa käyttivät vielä renessanssin rakentajat. Kirja perustuu kokemukseen ja on tarkoitettu ihmisille, jotka eivät pohtineet kirjan monien nyrkkisääntöjen fysikaalisia perusteita. Kirja käsittelee myös rakentamisen arvoja ja kauneusihanteita.[59]
Pompejista on löytynyt yli 3000 seinille kirjoitettua vaalimainosta. Rooman siirryttyä tasavallasta keisarivaltaan kaupungit yhä valitsivat vaaleille virkamiehiä, kuten ediilin. Kirjoitetut vaalimainokset kertovat lukutaidon yleisyydestä ja kansalaisyhteiskunnasta. Etruskeilta ja kreikkalaisilta saatu aakkosiin perustuva äännekirjoitus oli helposti opittavana kasvattanut luku- ja kirjoitustaidon osaavien joukkoa ja osaltaan edistänyt kansalaisyhteiskunnan syntyä.[60]
Roomalaisaikana myllyjä pyöritti joko virtaava vesi, aasi tai käsimyllyjä käyttävät orjat. Laajaa orjatyövoiman käyttöä pidetään syynä siihen, että työvoimaa säästäviä koneita ei kehitetty. Monia roomalaisten käyttämiä teknisiä ratkaisuja, kuten taottu naula ja vesimylly periytyivät keskiajalle, vaikka paljon niistä, kuten sementin käyttö, oli kateissa tai näyttää olleen kateissa varhaisella keskiajalla. Roomalaisilla holvikaarirakenteilla oli suuri merkitys länsimaiselle arkkitehtuurille.[61]
Amerikan mantereen prekolumbiaaninen tekniikka

Amerikka asutettiin ilmeisesti useassa vaiheessa Aasiasta Alaskan kautta ensimmäisten ihmisten tullessa 40–50 tuhatta vuotta ja viimeisten 11–10000 eaa. sitten. Jääkauden aikana merenpinta oli nykyistä alempana, mikä mahdollisti Beringinsalmen helpon ylityksen. Maayhteyden katkettua prekolumbiaanisen tekniikan kehitys on tapahtunut ilman yhteyttä vanhaan maailmaan. Kehityksen pääpiirteet ovat kuitenkin olleet hyvin samankaltaisia. Siperian kautta tulleet ihmiset ovat tuoneet mukanaan sen aikaisen tekniikkansa, kuten käsikirveet ja vaatteet. Aluksi on metsästetty suurriistaa, kuten Clovis-kulttuurissa, jolla on tunnusomainen keihäänkärkityyppinsä. Ilmeisesti näiden kanssa jo käytettiin atlatl-apuvälinettä keihään linkoamiseen. Toinen tunnettu metsästysase on noin vuonna 4000 eaa. kehitetty bola, jossa hihnan molempiin päihin sidottiin kivet. Bola heitettiin eläimen jalkoihin, jolloin se saatiin kaatumaan. Ilmastonmuutoksen ja sukupuuttoon metsästyksen jälkeen jouduttiin kehittämään maanviljelyä. Viljelykasveina tunnettuja ovat maissi ja peruna. Maissia alettiin viljellä noin 7000 vuotta sitten. Inkat ja mayat käyttivät keinokastelujärjestelmiä. Maanviljelyn kehittyminen synnytti suurempia asutuksia ja mahdollisti suuria rakennushankkeita. Vuoden 2000 eaa. paikkeilla on rakennettu uuden maailman vanhimmat pyramidimaiset temppelit. Metalleista opittiin tuntemaan jalometallit, joista erikoisuutena platina, sekä kupari ja pronssi, mutta rauta oli tuntematon ennen Kolumbuksen saapumista. Rakennustekniikassa käytettiin valeholvia, jossa kalkkikivestä pinotut seinät hitaasti lähenivät toisiaan siten, että ne pystyttiin lopulta yhdistämään yhdellä kivellä päältä. Mayat käyttivät laastia. Inkat kehittivät valtakuntansa hallintoa ja rakensivat sitä varten laajan tieverkoston ja postijärjestelmän. Tieverkosto oli espanjalaisten saapuessa paremmassa kunnossa kuin tiet vanhassa maailmassa.[62] Inkat eivät osanneet kirjoittaa, mutta numeroiden tallentamiseksi he tekivät solmuja eri väristen köysien nippuihin. Kuten Sumerissa, laskentataito oli sivilisaatiolle, joksi Inka-valtiokin luetaan, kirjoitustaitoa ensiarvoisempaa.[63]
Keskiaika

Varhaiskeskiaika ja Bysantti
Rooman valtakunta hajosi vuonna 476 germaanien valtaukseen, ja Eurooppaan muodostui monia valtioita, jotka eivät varsinkaan varhaisella keskiajalla jättäneet jälkeensä niin suurenmoisia esineitä ja kirjoituksia kuin varhaisemmat kulttuurit. Rooman hajoaminen tapahtui vähitellen, ja monet germaanit hankkivat roomalaisen koulutuksen. 200-luvulla Rooman legioonien upseereista puolet oli germaaneja. Kansainvaellusten aikana Euroopan väestö väheni ja talous taantui, mikä vaikeutti tekniikan kehittämistä ja myös olemassa olevan tekniikan ylläpitoa. Rooman aikaiset rakennukset ja tiet alkoivat rappeutua. Germaanit säilyttivät monia roomalaisia instituutioita, kuten roomalaisen oikeuden. Latina säilyi kulttuurikielenä kirkon avulla. Erityisesti Itä-Rooma eli Bysantin valtakunta jatkoi antiikin perinnön vaalimista, ja sillä oli myös yhteyksiä itään. Konstantinopolissa vihittiin 537 Hagia Sofian kirkko, jonka kupoli kohoaa 56 metriä lattiasta. Itä-Rooma oli valtiona oikeauskoinen ja yksivaltiaiden hallitsema, mikä oli jo pysäyttänyt helleenisen kauden tieteellinen kehityksen Aleksandriassa, kun islaminuskoiset valloittivat sen 600-luvulla. Valloittajien haltuun joutui laaja kokoelma antiikin kirjallisuutta, joka päätyi Bagdadiin perustettuun yliopistoon.[64] Välimeren alueen yhtenäisyys päättyi arabien valloitettua Espanjan 700-luvulla. Islamilainen kulttuuri kukoisti 800–900 luvuilla. Bagdadiin syntyi matematiikan koulukunta, jolta periytyvät termit algebra ja algoritmi.[65] Bysantin valtakunta tuhoutui turkkilaisten valloitettua Konstantinopolin vuonna 1453.[66]

Bysantin kautta Euroopan maanviljelyssä otettiin käyttöön roomalaisten kehittämä rautavahvistettu aura, jota slaavit olivat alkaneet käyttämään jo 500-luvulla. Auralla voitiin käsitellä Euroopassa yleisiä kosteita lietemaita, jotka olivat myös hedelmällisiä. Pellot kynnettiin härkien avulla kunnes 800-luvulla keksittyjen ”hirttämättömien” valjaiden ja hevosenkengän ansiosta auran vetämiseen voitiin käyttää hevosta, jolla saatiin aikaan suurempi voima ja nopeampi kulku. Näillä keinoilla maanviljelyn tehokkuus nousi jopa puolella. Kun käyttöön otettiin myös vuoroviljely, saatiin aikaan maatalouden vallankumous. Tämän tuotannollisen ylijäämän turvin pystyttiin käynnistämään laaja kirkkojen rakennustyö Euroopan joka puolella.[67]

Vesivoiman käyttö lisääntyi jatkuvasti, ja jauhomyllyt yleistyivät. Vilhelm Valloittajan laadituttaman maakirjan mukaan Englannissa toimi vuonna 1085 lähes 6000 jauhomyllyä. 800-luvulla myllyyn liitettiin epäkesko tuottamaan suoraviivaista liikettä, jota käytettiin takomoissa, sahoissa ja pumpuissa. Tuulimyllyjä tiedetään käytetyn Persiassa jo 600-luvulla eaa. Nämä toimivat pystyakselin ympäri pyörien. Idea tuulimyllystä tuli mahdollisesti ristiretkeilijöiltä 1100-luvulla, mutta eurooppalainen vaaka-akselin ympäripyörivä tekniikka voi olla myös Euroopassa keksitty.[68] Tehokkaimmin matalat tuulimyllyt pystyvät hyödyntämään tuulta alavilla rannikkoseuduilla, minkä johdosta tuulimyllyjä hyödynnettiin paljon Alankomaissa ja Tanskassa. Keskiajalla käytiin myös kauppaa Arabian ja Keski-Aasian kanssa, ja sieltä tuotiin silkin ja muiden tarvikkeiden ohella myös teknisiä ratkaisuja, kuten varsijousi, perävannakseen kiinnitetty peräsin, ruuti, paperi ja metallilevyihin perustuva kirjapainotekniikka. Ne olivat todennäköisesti kehittyneet Kiinassa.[67] Bysantti jatkoi välimeren laivanrakennustaitoa, ja viikingit kehittivät laivanrakennustaitoa pohjoisessa.[69]
Tekniikan kehityksen kiihtyminen keskiajan loppupuolella
Euroopan valtiolliset olot vakiintuivat vuoden 1000 tienoilla. Euroopassa vallitsi katolisen kirkon luoma verkosto ylitse valtiorajojen. Jotkut munkeista kehittyivät rakentamisen osaajiksi, ja heitä lainattiin myös maallisten rakennusprojektien vetäjiksi. Rakentamisen osaajat siirsivät tekniikkaa maasta toiseen. Kirkkorakentamisen komeimpia tuloksia on goottilainen arkkitehtuuri, joissa holvikaaret kehitettiin huippuunsa.[70] Suhtautuminen työhön alkoi muuttua kaupunkien jälleen kasvaessa ja porvariston kehittyessä. Kristillinen kirkko kunnioitti ihmisten tasa-arvoa ja orjuus väheni. Toisaalta ahneutta pidettiin syntinä, ja monet rikkaat porvarit yrittivät saada hyväksyntää rakennuttamalla kirkkoja. Ammattikunnat kehittyivät ja alkoivat suojella osaamistaan.[71]
Bysantin kautta käyttöön tuli jalustin, joka auttoi ratsumiestä käsittelemään raskaita aseita, kuten peistä. Tällä ja haarniskalla oli huomattava merkitys sodankäynnille ja ritarikuntien syntymiselle. Painavien panssaroitujen sotilaiden, ritarien kantamiseen jalostettiin omia hevosrotuja. Panssaroitu ritari voitti jalkamiehen, mutta oli itse haavoittuvainen varsijouselle ja sotakeihäälle. Varsinkin noin vuoden 1050 tienoilla Kiinassa alkanut tuliaseiden kehittyminen alkoi aluksi hitaasti muuttaa sodankäyntitapoja. Euroopassa kehitettiin 1200-luvulla vastapainokatapultti[72] ja pronssikanuunoita alettiin valaa 1300-luvulla.[73]

Keskiajan kauppaa hallitsi Venetsia Välimerellä ja Hansaliitto Itämereltä Pohjanmerelle. Hansa-alukset, koggit oli limisaumoilla tehty kuten viikinkialukset. Venetsialaiset kehittivät laivanrakennusta alkamalla tehdä ensin rungon ja kaaripuut ja vasta tämän jälkeen laipiot välimerenperinteen mukaan tasasaumoilla, kun aikaisemmin oli tehty ensin laipiot ja sitten niihin sovitettu kaaripuut. Tällä tavalla laivoista saatiin vahvempia ja niiden kokoa voitiin suurentaa. Vuonna 1400 Venetsialla oli kauppalaivastossa noin 3000 alusta. Silkkitien katkeaminen vihamielisyyksiin islamilaisten kanssa johti yrityksiin löytää meritie Intiaan. Ensimmäinen valtamerikelpoisena pidettävä alus oli karaveli, joka latinalaispurjein varustettuna kykeni luovimaan.[74]
Pohjois-Italian kauppiaat kehittivät 1200 ja 1300 lukujen vaihteessa kaksinkertaisen kirjanpidon, mikä oli tietohallinnollisesti merkittävä menetelmäkeksintö ja käytössä nykyäänkin.[75]
Vuosien 1250 ja 1350 välinen jakso tuotti paljon mekaniikkaa hyödyntäviä keksintöjä. Näitä olivat esimerkiksi kehruu- ja kutomatyökalut ja painojen avulla toimivat kellot. Merenkulussa otettiin käyttöön kompassi. Silmälasit kehitettiin Pohjois-Italiassa 1280-luvulla. Keskiajalla tapahtunut mekaniikan kehittyminen on osaltaan taustana uudenajan mekanistisille ajatuksille ja kristillisen maailmankuvan säröille johtaen renessanssiin.[76] Erityisesti keskiajan lopulla, vuonna 1436, Gutenbergin keksimä irtokirjaimia käyttävä painotekniikka edesauttoi uudella ajalla tapahtuneita laajoja yhteiskunnallisia mullistuksia, koska se mahdollisti tiedonvälityksen aikaisempaa huomattavasti edullisemmin ja ilman kopiointivirheitä. Painokonetta pidetään myös uuden ajan alkuna. Tekniikan näkökulmasta keskiaika Euroopassa oli vielä käsityöläistekniikan aikakautta, jolloin tietämys kasvoi, mutta sitä ei osattu muotoilla moderniksi teknologiaksi. Vaikka islamilainen Ibn al-Haitham oli jo sydänkeskiajalla kirjoittanut optiikasta teoksen, jossa korosti kokeiden merkitystä, tekniikan ja tieteiden kehittyminen kuihtui islamilaisessa maailmassa keskiajan lopulla. Englantilainen fransiskaanimunkki Roger Bacon alkoi 1200-luvulla tutkia islamilaista tiedettä ja tekniikkaa. Islamilaiset oppineet olivat tallettaneet ja kääntäneet antiikin aikaisia kirjoituksia. Islamilainen maailma kävi kauppaa Intian ja Kiinan kanssa siirtäen sieltä tietämystä, esimerkiksi intialaisten matemaatikkojen keksimän nolla-käsitteen ja arabialaiset numerot.[77]
Uusi aika
Teknistieteellisen ajattelun kehittyminen


Yhteiskuntien kehityksessä renessanssi, uskonpuhdistus ja Kolumbuksen Amerikan löytäminen muodostavat käännekohtia. Teknologian historian näkökulmasta keskiajalla alkanut tekninen kehitys jatkoi hidasta kiihtymistä 1800-luvulle saakka. Pohjois-Italiassa 1400-luvulla renessanssi vapautti ihmisten ajattelua ja loi Leonardo da Vincin kaltaisia keksimistä rakastavia ja matematiikkaa kunnioittavia ihmisiä. Vauraiden Pohjois-Italian kaupunkivaltioiden keskinäinen kilpailu vaikutusvallasta ja mahtailu johti toinen toistaan suurempiin rakennuksiin, kuten Filippo Brunelleschin suunnittelemaan Firenzen tuomiokirkon suureen kupoliin. Parhaista tekijöistä kilpailtiin, ja siksi käsityöläiset siirtyivät kaupungista toiseen ja veivät osaamista mukanaan. Leon Battista Alberti kirjoitti vuonna 1452 arkkitehtuuria käsittelevän kirjan De re Aedificatoria, jonka vaikutus levisi nopeasti ja laajalle kirjapainotaidon ansiosta. Tämän jälkeen lukemaan kykenevillä rakentajilla oli ammatillinen etu lukutaidottomiin nähden.[78]

Renessanssi nosti antiikin luonnonfilosofit, kuten Aristoteleen, Ptolemaioksen ja Galenoksen, uudelleen kunniaan. Näiden teorioissa oli kuitenkin virheitä kuten raskaan kappaleen nopeampi putoaminen kuin kevyen. Toinen oli tyhjiö, jonka Aristoteles kielsi. Tyhjiön olemassaolon todistaminen lisäsi oppien ristiriitaan, minkä vuoksi alettiin epäillä klassista luonnonfilosofiaa. Epäily johti tieteellisiin teorioihin, jotka luottivat enemmän havaintoihin ja matematiikkaan kuin abstraktiin ajatteluun. Uusi suuntaus vei kohti tiivistyvää tieteen ja teknologian vuorovaikutusta. Kirkko kuitenkin pitäytyi tiukasti Ptolemaioksen maakeskisessä näkemyksessä. Kopernikus (1473–1543) osoitti maan olevan yksi aurinkoa kiertävistä planeetoista. Johannes Kepler (1571–1630) määritti planeettojen elliptisen radan Tyko Brahen (1546–1601) tekemien tarkkojen tähtitieteellisten havaintojen perusteella. Näiden tuloksena mekanistinen maailmankuva ja empiirinen tiede alkoivat syrjäyttää Platonisia luontoa koskevia käsityksiä. Vuoteen 1700 mennessä Descartes (1596–1650) ja Isaac Newton (1642–1727) olivat osoittaneet vakuuttavasti auringon olevan aurinkokunnan keskus ja että Maan ulkopuolinen maailmankaikkeus noudattaa yksinkertaisia mekaanisia lakeja. Descartes väitti jopa kaikkien eläinten olevan koneita, mutta erotti vielä hengen aineesta. Andreas Vesalius (1514–1564) ja William Harvey (1578–1657) syrjäyttivät Galenoksen lääketieteen tekemällä yksityiskohtaisia ruumiinavauksia ja fysiologisia tutkimuksia osoittaen ihmisruumiin noudattavan luonnonlakeja.[79] La Mettrie julkaisi 1742 kirjan Ihmiskone (L'homme machine). Filosofinen pohdiskelu hengen ja aineen suhteista jatkui yhä, esimerkkinä fysikalismi. 1500-luvulla alkanutta tieteen muutosta sanotaan tieteen vallankumoukseksi.[80]
1500-luvun teknisiä ajatuksia kehittivät William Gilbert (1540–1603) edistämällä magnetismin tuntemusta ja Georgius Agricola (1494–1555), joka julkaisi kaivostoimintaa käsittelevän kirjan De re metallica. Koneiden rakentajat alkoivat olla valmiita ottamaan vastaan kokeista saatuja tuloksia, koska todellisuuteen perustuvan tietämyksen havaittiin voivan olla taloudellisesti tuottoisaa. Esimerkkinä on suuri innostus höyryyn, joka johti Thomas Saveryn 1698 kehittämään höyrykoneeseen.[81]
Kokeellisessa tieteessä tekniikka ja tiede yhtyvät. Esimerkiksi ensin kehitettiin havainnointitekniikka eli kaukoputki, jota Galileo Galilei (1564–1642) vielä paransi, ennen kuin hän pystyi tekemään kuuluisat löytönsä planeettojen kuista. Monen uuden tieteellisen löydön taustalla oli tekniikan kehitys. Heilurikellot olivat tarkempia, mikä auttoi nopeuden ja kiihtyvyyden mittaamista. Giambattista della Portan (1536–1605), Evangelista Torricellin (1608–1647) ja Otto von Guericken (1602–1686) ilmanpaineen ja tyhjiön mittauskokeissa tarvittiin toimivia ilmapumppuja ja tiiviitä kammioita. Kirkon kanssa kirjoituksistaan ristiriitaan joutunut Galileo oli ensimmäinen, joka yritti soveltaa tiedettä tekniikan kehittämisen apuna alkamalla soveltamaan mekaniikassa matematiikkaa kappaleiden käyttäytymisen ennustamiseksi. Galileo pyrki ymmärtämään tutkimansa ilmiöt, mikä oli tärkeä askel teknisten tieteiden suuntaan.[80][82]
Matematiikan historiassa 1700-luvulla alkoi nopea kehitys. Fysiikan ja teknologian matemaattisen pohjan loivat Joseph Lagrange (1736–1813), Pierre-Simon Laplace (1749–1827) ja Joseph Fourier (1768–1830). Mikroskooppi keksintönä edisti biotieteiden kehittymistä. Kemia oli tieteenä jäänyt Aristoteleen ja alkemistien käsitykseen, jossa maa, ilma, tuli ja vesi olivat peruselementtejä. 1770-luvun tienoilla kemiassa alkoi sen historian suurin mullistus. Muutamassa kymmenessä vuodessa käsitys alkuaineista muuttui. Flogiston-teorian sijaan kemistit alkoivat kannattaa happeen perustuvaa palamisteoriaa. Muutos johtui paljolti yhden ihmisen, Lavoisier’n työstä.[83] Kemian teknisessä hyödyntämisessä myös Amedeo Avogadron tuotanto oli tärkeää. Tieteestä tuli teknologialle käyttökelpoinen apuväline sen jälkeen, kun Sadi Carnot (1796–1832) kehitti termodynamiikan ja James Clerk Maxwell julkaisi sähköä ja magnetismia suhdetta käsittelevät ajatuksensa.[84]
Koneellistumisen hyökyaalto


Teknologia ei ollut 1700-luvun puolivälissä Englannissa alkaneen teolliseen vallankumouksen käynnistäjä. Taustalla olivat yhteiskunnalliset ja kauppapoliittiset syyt, kuten merkantilismista vapautuminen. Merkantilismi oli Adam Smithin (1723-1790) kriittisessä mielessä keksimä termi. Kirjassaan "Kansakuntien vauraus" Smith kertoo esimerkin nuppineulojen tuotannosta 10 hengen pajassa, jossa työn uudelleen järjestelyllä ja työnjaolla, jossa kukin työntekijä keskittyi vain yhteen työvaiheeseen, työn tuottavuutta pystyttiin nostamaan parista kymmenestä 48000 nuppineulaan päivässä.[85] Teollinen vallankumous on syytä nähdä enemmän aikakautena kuin tekniikan kannalta merkittävänä tapahtumana. Mekanisoituminen oli alkanut keskiajalla ja jatkui uudella ajalla. Lasi- ja kutomoteollisuus kasvoivat 1500-luvulla Venetsian alueella. Kaivosteknologia kehittyi. Vesivoimalla toimivien pajavasaroiden, jollaisen jäänteet on nähtävissä esimerkiksi Fagervikissä, käyttö laajeni. 1650-luvulla Englannissa alkoi järjestelmällinen jokien muuttaminen purjehduskelpoiseksi kaupankäynnin tarvitseman kuljetustarpeen vuoksi. Kanavajärjestelmän huippuaika oli 1770–1830, jonka jälkeen kuljetukset alkoivat siirtyä rautateille. Teollinen vallankumous vapautti teknologian muutosta aikaisemmin jarruttaneet esteet ja tekniikalla, erityisesti höyrykoneella, kehruukoneella, kutomakoneella sekä hiili- ja rautavarojen avautumisella oli merkittävä rooli teollisen vallankumouksen etenemisessä.[86][87]

Höyrykone oli keksitty 1600-luvun lopussa, ja sen pääasiallinen käyttökohde oli veden pumppaaminen kaivoksista. Helpot, maan pintaa ulottuvat malmiot oli nopeasti käytetty ja kaivoksia jouduttiin tekemään yhä syvemmiksi. Syvemmät kaivokset taas täyttyivät nopeasti vedestä, jos sitä ei pumpattu pois. Kaivoksissa käytettävän kaupallisen höyrykoneen oli rakentanut Thomas Newcomen (1663–1729). Koneen hyötysuhde oli huono, sillä siinä höyry lauhtui sylinterissä, mutta se oli kuitenkin parempi kuin kehää kiertävä hevonen, joita oli aikaisemmin käytetty pyörittämään pumppua. James Watt (1736–1819) lisäsi koneeseen ulkoisen lauhduttimen ja toisen sylinterin, jolla höyry imettiin isommasta sylinteristä iskun lopussa lauhduttimeen nesteytymään. Watt paransi höyrykoneen tehon noin kolminkertaiseksi ja valtasi yhdessä Matthew Boultonin kanssa 1775 perustamansa yrityksen koneilla markkinat. Yrityksen höyrykoneet käynnistivät koneellistumisen hyökyaallon. Myös koneiden valmistusmenetelmät kehittyivät. Henry Maudslay (1771–1831) suunnitteli noin vuoden 1800 tienoilla sorvin, jolla pystyttiin tekemään teräsosia aikaisempaa tarkemmin. Maudsley kehitti myös koneiden valmistustarkkuutta ja standardisoi ensimmäisenä ruuvin ja mutterin koon.[88]
Puuvillakankaalla, joka oli saanut paljon kysyntää laajemman tuonnin alkaessa 1600-luvulla Intiasta, oli suuri merkitys tekniikan kehityksessä. Aloituksena kutomisen kehitykselle pidetään John Kayn 1733 keksimää lentävää sukkulaa, joka kaksinkertaisti kutomisen nopeuden. Kauppapoliittinen suojapäätös kieltää puuvillakankaantuonti 1700-luvulla eurooppalaisten kutojien suojaamiseksi nosti kehräyksen ja kutomisen tuottavuuden kehityspainetta. Richard Arkwright (1732–1792) ja John Kay (eri henkilö kuin lentävän sukkulan keksijä) patentoivat vuonna 1769 kehruukoneen, joka tuotti kestävämpää lankaa kuin Kehruu-Jenny. Se oli varsin nerokas rullien ja akseleiden järjestelmä, joka toimi ulkoa tuodulla energialla, aluksi hevosilla, sitten vesivoimalla ja myöhemmin höyryllä. Edmund Cartwright mekanisoi kangaspuut ja käynnisti kutomakoneiden kehitysaallon. Kankaiden halventuessa puuvillaraaka-aineen tarve kasvoi. Yhdysvaltain etelävaltiot saattoivat aloittaa puuvillan tuotannon 1800-luvun alusta, kun Eli Whitney keksi puuvillakotien puhdistusmenetelmän, joka sopi amerikkalaiselle puuvillalaadulle. Tästä alkoi Yhdysvaltain etelävaltioiden vaurastuminen ja kehitys kohti Yhdysvaltain sisällissotaa.[89]
Koneisiin liittyviä oikeudellisia kysymyksiä


Wattin ja Boultonin yritys oli saanut patentin höyrykoneelleen, mikä esti jatkokehitystä kunnes patentit raukesivat vuonna 1800. Tämän jälkeen höyrykoneet alkoivat kehittyä ja levitä myös Englannin ulkopuolelle. Wattin koneet olivat vielä matalapainekoneita, joista tehoa saatiin kohtuullisen vähän, mutta vuonna 1802 Richard Trevithick (1771–1833) rakensi pienen, mutta hyvin tehokkaan kaivospumpun, jossa oli käytössä korkeapaineella toimiva höyrykone. Paineen nostaminen lisäsi huomattavasti tehoa ja vuoteen 1804 näitä koneita oli tehty jo 50 kappaletta. Korkean paineen käytöstä oli seurauksena höyrykattilaräjähdykset, jotka johtivat turvalaitetekniikan kuten ylipaineventtiilien kehittymiseen ja vakuutusyhtiöt alkoivat vaatia näitä. Kattilaräjähdyksistä päästiin pääosin eroon vasta 1800-luvun lopulla paineastian suunnittelumetodien standardisoituessa ja rakenneterästen kehittyessä. Höyrykonekehitystyö vei koneenrakennustaitoa eteenpäin suurharppauksin ja toi mukaan yhä jatkuvia trendejä, joihin kuuluivat yksityisten yritysten merkittävä rooli teknisen kehityksen vetureina, patenttien asema keksijöiden tulonlähteenä ja ulkopuolisten tahojen vaatimat turvallisuusrakenteet.[88]

Patenttia muistuttava "privilegimenettely" oli hallitsijan oikeus antaa monopoliasema tietyn hyödykkeen valmistamiseen. Vanhimpia varsinaisia patenttilakeja oli Venetsian patenttilaki vuodelta 1474, mutta jo yli sata vuotta aikaisemmin sekä Italiassa että Böömissä oli ryhdytty antamaan yksinoikeuksia etenkin kaivostoiminnassa tarvittaviin laitteisiin ja järjestelyihin. Tämä takasi innovaation luojalle määräajaksi etuoikeuden keksinnön hyödyntämiseen. Nykyisen patenttikäytännön vanhin suora edeltäjä on Isossa-Britanniassa vuonna 1624 annettu laki, Statute of Monopolies joka rajoitti hallitsijan oikeutta antaa monopoleja.[90] Lakiuudistuksen mukaan monopolin sai antaa vain uusien tuotteiden tai valmistusmenetelmien todellisille keksijöille. Tästä kehittyivät modernit patenttilait, joissa tunnustetaan keksijä ja keksijän oikeus saada suoja keksinnölleen. Ensimmäinen suomalainen patentti myönnettiin autonomisessa Suomessa 1842.[91]
Patenttilakien tavoitteena on suojata keksijää, mutta ne myös helposti pysäyttävät kehityksen, kuten havaittiin jo Wattin höyrykoneen tekniikkaan liittyvän patentin kohdalla. Teollisen vallankumouksen alusta koneenrakentajat olivat tietoisia toistensa töistä ja osa oli toiminut muiden oppipoikina, jolloin tietoa siirtyi yhteisöllistä tietä. Kun keksintöjä on myöhemmin luokiteltu niiden taustojen mukaan kaupallisiin yksittäisten keksijöiden tekemiin, yrityksissä tai yritysryhmissä yhteistyönä syntyneisiin, markkinoiden ulkopuolella toimiviin tutkijoiden tekemiin tai yliopistojen ja vastaavien verkostojen tekemiin, niin on havaittu markkinoiden ulkopuolisten osapuolien sekä verkostojen kehittävän pääosan ideoista, vaikka yritykset ne sitten kaupallistavat. Patentteja merkityksellisempää keksinnöille on vapaa tiedonkulku.[92]
Raudasta teräkseen

Teräs on monimuotoinen rautamateriaali, josta seosaineita, mekaanista ja lämpökäsittelyjä muuttelemalla saadaan aikaan lujuudeltaan, sitkeydeltään ja kovuudeltaan hyvin erilaisia laatuja. Vielä 1700-luvulla raudan valmistaminen oli työlästä, määrä vähäistä ja lopputuloksen laatu ei ollut kovin hyvää. 1700-luvun lopulla vauhdittunut teollistamiskehitys loi raudalle paljon kysyntää. Ensimmäinen askel raudanvalmistuksen kehityksessä oli ottaa Wattin höyrykone käyttöön puhaltamaan ilmaa koksiin palamislämpötilan nostamiseksi. Koksia käytettiin koska puuhiiltä ei saatu tarpeeksi. 1830-luvulla tuli käyttöön vieläkin tehokkaampi Neilsonin kuumapuhallusmenetelmä, mutta kehityksestä huolimatta tuotanto oli vähäistä. Johtava tuottajamaa, Englanti tuotti vuonna 1850 vain 60 000 tonnia terästä ja 2,5 miljoonaa tonnia harkkorautaa.[93] Vertailun vuoksi nykyaikainen masuuni-valssilaitos, esimerkiksi lajissaan pienehkö Rautaruukki Raahe, tuottaa noin 2,5 miljoonaa tonnia terästä vuodessa.[94] Vuonna 1860 Henry Bessemer kehitti kääntyvän konvertterin, joka mahdollisti harkkoraudan valmistamisen suoraan teräkseksi, kun aikaisemmin harkkoraudasta tehtiin ensimmäisellä sulatuksella valurautaa ja vasta toisella terästä. Seuraava kehitysaskel oli Friedrich Siemensin kaasupuhalluksella toimiva lieskaliesi, jota ranskalaiset Martinin veljekset kehittivät edelleen sopivaksi romuraudan sulatukseen, mikä lisäsi tuotannon taloudellisuutta. Englannin etuna oli, että siellä rautamalmi ei sisältänyt fosforia, joka aiheuttaa teräkseen haurautta. Englantilaiset S.G.Thomas ja Percy Gilchrist kehittivät menetelmän fosforin poistoon teräksestä 1880-luvulla ja sen seurauksena teräksen tuotanto Englannin kilpailijamaissa kasvoi nopeasti 1880-luvulla. 1800-luvun lopulla Englanti olikin jäämässä teollistumisessa jälkeen Yhdysvalloista ja Saksasta. Samoihin aikoihin kemian tietämyksen ja atomikäsitteen selkeytyessä alettiin myös ymmärtää, mitä teräksessä tapahtuu sen lujittuessa muokattaessa ja syntyi metallurgiaksi kutsuttu laaja tieteen haara.[95]
Konetekniikan eteneminen
Koneistuminen alkoi tekstiiliteollisuudessa, joka oli syntynyt jo keskiajalla ja jota merkantilismi oli pitänyt suojattuna. Valtion tilausten ansiosta tekstiiliteollisuudessa oli syntynyt suuria tuotantolaitoksia. Teollistumisen ensimmäisen vaiheen 1800-luvulla tekstiiliteollisuus pysyikin kehityksen kärjessä. Englanti oli monen keksinnön alkukoti, mutta tekstiilikonetekniikan omaksuivat nopeasti Yhdysvallat, Saksa ja Ranska. Tekstiiliteollisuus oli tärkeää teollisen kehityksen alussa myös Kiinassa, Japanissa ja Intiassa. Kehruu-Jenny kytkettiin ensimmäisenä tekstiiliteollisuuden koneena Wattin vauhtipyörällä varustettuun höyrykoneeseen. Kehruu-Jennyn kanssa tarvittiin vielä ihmiskäsiä. Richard Roberts (1789–1864) kehitti täysin automaattisen kehruukoneen 1830-luvulla. Kutomakone kehittyi kangaspuista, ja ensimmäisen koneen rakensi Edmund Cartwright vuonna 1787. Ranskalainen Joseph Marie Jacquard patentoi vuonna 1805 osittain automaattisen kutomakoneen, jota vietiin myös Englantiin. Jacquardin keksinnön taustalla oli Basile Bouchonin 1720-luvulla Lyonissa tekemä kehitystyö kuviollisen silkkikankaan kutomiseksi. Bouchon oli keksinyt reikänauhan, jonka avulla loimilankoja nostettiin kuvion mukaisesti. Bouchonin työtoveri Jean-Baptiste Falcon keksi 1726 korvata paperinauhan pahvikortilla ja loi ensimmäisen reikäkortin.[96] 1830 lähtien kutomakoneeseen liitettiin höyrykoneita, vaikka vesivoima säilytti paljolti asemiaan tekstiiliteollisuuden voiman lähteenä. Aseidenkin valmistus koneellistui. Aseiden piippuja opittiin rihlaamaan, jonka avulla aseista tuli tarkempia. Terästen ja räjähdysaineiden kehittyessä aseiden teho kasvoi. Yhdysvaltain sisällissota oli ensimmäinen sota, jossa käytettiin konetuliaseita ja kokonaan teräksestä valmistettua pyörivällä tykkitornilla varustettua sota-alusta. Varsinkin käsiaseiden tuotannossa Yhdysvalloissa kehittyi työstämisen mittatarkkuus ja vaatimukset osien vaihtokelpoisuudesta.[97]
Koneiden yhteiskunnallisia vaikutuksia

Kiinteisiin työaikoihin sopeutuminen oli alkujaan ongelmana tehtaissa, koska vapaat ihmiset olivat tottuneet liikkumaan joustavasti. Kun vielä koneellistuminen paikallisesti syrjäytti työntekijöitä, työntekijöiden ja omistajien välille alkoi syntyä kitkaa, mistä ensimmäisenä esimerkkinä olivat luddiitit. Koneellistuminen myös erkaannutti tekemisen tiedot ja taidot työntekijöistä. Muodostui koneiden tekemään työhön perustuva tuotantojärjestelmä, jonka viimeistä vaihetta edustaa automaatio niin suunnittelu- kuin hallinnollisissa tehtävissä. Teollistumiselle oli tyypillistä voimakas kaupungistuminen. Sadassa vuodessa Englannin 1700-luvun puolivälissä hajallaan pienissä kylissä sijainnut tekstiiliteollisuus keskittyi muutamiin nopeasti kasvaviin kaupunkeihin. 1800-luvulla Euroopassa alkoi myös laaja muutto valtameren taakse. Syynä oli paljolti voimakas väestönkasvu. Lontoon asukasluku nousi vuosina 1802–1881 noin miljoonasta yli neljään miljoonaan. Kaupungit jakautuivat jyrkästi köyhään ja varakkaaseen alueeseen. 1800-luvun mittaan myös köyhempienkin elintaso alkoi nousta. Teollistumisen tuloksena kaupunkien hygieniataso parani, kun viemäriverkkoja rakennettiin. Massatuotanto toi markkinoille halvempia tuotteita. Tuotantomenetelmien ja koneiden liikkuessa rajojen yli, maailma alkoi samankaltaistua. Markkinat laajenivat maailman laajuisiksi, ja yhä harvempi pystyi välttämään maailmankaupan suhdanteiden vaikutusta elämäänsä.[98]
Maatalouden koneellistuminen


1700-luvulla Euroopassa kiinnitettiin huomiota multaan kasvien ravinnon lähteenä. Jethro Tull suunnitteli mullan säästämiseksi rivikylvökoneen. Valurautainen kääntöaura, jonka kehitti James Small 1770, oli tärkeä askel satojen parantamiseen. Aiemmin kaksivuoroviljelyssä toinen pelto oli ollut kesantona, mutta nyt kesantoalalla alettiin viljellä papuja, herneitä ja sinimailasta ja teollisuuden tarvitsemia kasveja kuten pellavaa, hamppua ja humalaa. Samalla karjan rehun määrä kasvoi, ja karja taas tuotti enemmän lantaa lannoitteeksi. Toimivan puimakoneen rakensi Andrew Meikle 1786 ja niittokoneen Patrick Bell 1826. Väestönkasvun ja rehun kasvattamisen lisääntyessä viljanhinta nousi 1700-luvun lopulla yli työläisten maksukyvyn. Tällöin aikaisemmin vain rehuksi kelvanneen perunan viljely lisääntyi nopeasti. Englannissa maatalouden koneellistaminen oli osa teollista vallankumousta ja muu Eurooppa tuli jäljessä. Saksalainen Justus von Liebig selitti 1840-luvulla kirjassaan kasvien fysiologian, ja tämä johti nopeasti keinolannoitetehtaan rakentamiseen 1847 Englantiin. Maatalouden uudet koneet olivat suurtilojen käytössä, ja pientilat jatkoivat pääosin vanhoilla menetelmillä. Koneellistaminen tuli myös vaatimaan tilakoon kasvattamista.[99]

Maatalouden voimakas koneellistuminen alkoi 1800-luvulla Yhdysvalloissa, jossa vallitsi pula työvoimasta. Siellä esiteltiin 1819 valurautainen aura, jonka osat oli standardisoitu ja varaosia oli siten saatavissa. Niitä valmistettiin 1850-luvulla John Deeren tehtaissa 15000 kappaletta vuodessa. Viljan maailmankauppa laajeni 1800-luvun lopulla junien ja höyrylaivojen ansiosta. Yhdysvalloissa pystyttiin ennen lannoitteitakin tuottamaan viljaa niin halvalla, että entuudestaan omavarainen Eurooppa joutui painottamaan enemmän lihan tuotantoa. Lyhteiden tekeminen oli käsityötä kunnes Cyrus McCormick 1870 teki koneen, joka leikkasi viljan ja sitoi sen rautalangoilla lyhteiksi. 1890-luvulla Kaliforniassa ilmestyivät hevosvetoiset leikkuupuimurit, joita saattoi vetää 24–36 hevosta. 1860-luvulla Yhdysvaltalaiset maatalouskoneet olivat ylivoimisia Euroopankin markkinoilla. Kuljetusvälineiden kehityksen ja maatalouden koneellistumisen vuoksi hevosten määrä alkoi Englannissa ja Ranskassa vähetä 1900-luvun alkupuolella. Ensimmäinen polttomoottorilla toimiva traktori nähtiin pellolla 1904, ja Winnipegissä 1908 ollut näytöstilaisuus sai monet vakuuttuneeksi traktorin tulevaisuudesta. Traktori oli yleinen Yhdysvalloissa jo ensimmäisen maailmansodan aikana, mutta Euroopassa laajempi käyttö alkoi 1930-luvulla. Polttomoottoritoimisen itseliikuvan leikkuupuimurin esitteli Holt Caterpillar company vuonna 1911.[100] Koneellistuminen laajeni myös voin valmistukseen. Wilhelm Lefeldt teki Saksassa ensimmäisen separaattorin 1876, ja ruotsalainen Gustaf de Laval teki siitä hyvin toimivan version 1879.[101]

Kasvien ja karjan jalostus sai teoreettisen taustan Charles Darwinin ja Gregor Mendelin töistä. Keinosiemennys oli kehitetty Venajällä 1910-luvulla, ja se levisi Eurooppaan 1930-luvulla. Siemennesteen pakastaminen kehitettiin 1949. Jalostuksella saatiin maatalouden tuotanto kasvamaan. Ennen keinolannoitteita peltoja oli lannoitettu navetan tuotolla, Perun guanolla tai Chilen salpietarilla. Nämä kuitenkin alkoivat ehtyä 1800-luvun lopulla. 1900-luvun alussa onnistuttiin eristämään ilmakehästä typpeä, joka on lisännyt todella paljon elintarvikkeiden tuotantoa. Sen käyttö lannoitteena on kasvanut nopeasti, vuonna 1938 2,5 miljoonaa tonnia ja vuonna 1970 jo 30 miljoonaa tonnia. 1960-luvulla alkanut vihreä vallankumous vei 1700-luvulta asti tapahtuneen maatalouden kehityksen tulokset käytäntöön kehitysmaissa. Ilman elintarvikkeiden tuotannon kasvua ei ihmiskunnan koko olisi voinut kasvaa nykyiselle tasolle. Thomas Malthusin ennusteet elintarviketuotannon ja väestönkasvun ristiriidasta jäi toteutumatta.[102]
Sähköistyminen, massatuotanto ja kemianteollisuuden nousu

Teollisuuden käyttämässä tekniikassa alkoi 1800-luvun lopulla muutos, jota sanotaan toiseksi teolliseksi vallankumoukseksi. Sähköntuotanto käynnistyi ja sähkömoottori syrjäytti höyrykoneen teollisuuden voimanlähteenä. Sähköntuotanto keskittyi voimalaitoksiin, minkä seurauksena tehtaista harvenivat savupiiput. Sähkön ja elektroniikan historiassa sähkönkäytön edistäjinä nousevat esille Thomas Edison ja Nicola Tesla. Edison kehitti hehkulamppua kestäväksi sähkövalon lähteeksi, ja Tesla vaihtosähköjärjestelmää. Edison oli ehtinyt rakentaa jo kohtuullisen laajan tasasähköverkon, mutta tasasähkö hävisi Teslan kehittämälle vaihtosähkölle. Vaihtosähkön etuna on se, että jännitettä voidaan helposti muuttaa muuntajan avulla. Tätä hyödynnetään sähköverkossa sähkön siirrossa, koska siirtohäviöt ovat pienempiä korkeammalla jännitteellä. Myös vaihtosähkömoottorin ja generaattorin rakenne on kestävä ilman tasavirtamoottorissa käytettyä kommutaattoria. Kaikesta tuotetusta sähköstä sähkömoottorit käyttävät suurimman osan. Sähköjännitteeksi tuli 110 volttia, koska sitä käytettiin ensimmäisenä paristoilla toimivissa teattereiden valaisimissa.[103]
Autojen massatuotanto käynnistyi. Johtavana autoteollisuusyrityksenä toimi Ford, jonka perustaja Henry Ford otti käyttöön kokoonpanolinjan ("liukuhihnan") tehtaissaan. Fredrick Taylor alkoi tutkia tieteellisten periaatteiden soveltamista myös liikkeenjohtoon.[104]
Kemianteollisuuden kasvu alkoi. Muoveja oli kehitetty jo 1800-luvun puolella ja tuotantoon oli saatu selluloidi. 1900-luvun alussa merkittäväksi muoviksi esimerkiksi eristeenä sähkötekniikassa tuli bakeliitti. Öljynjalostus alkoi ja kehittyi nopeasti autojen määrän lisääntyessä. Elintarvikkeiden säilyvyyttä saatiin parannettua Louis Pasteurin (1822–1895) tutkimien bakteerien leviämistapojen selvittyä, jolloin voitiin keksiä myös torjuntakeinoja, kuten pastörointi. Lääkkeiden teollinen valmistus alkaa, yhtenä ensimmäisenä Bayerin kauppanimellä Aspiriini tunnettu asetyylisalisyylihappo. Wilhelm Röntgen (1845–1923) kehitti 1896 läpivalaisumenetelmän löytämistään röntgensäteistä tukemaan taudinmäärityksiä.[105]

Kodinkoneiden massavalmistus alkoi. Ensimmäisenä markkinoille tuli 1850-luvulla tehdasvalmisteinen puuhella, joka aloittaa ruuanvalmistustapojen muutoksen. Samalla energiatehokkuus parani. Aikaisemmin ruokaa oli laitettu joko leivinuunissa tai avotulen päällä roikkuvassa padassa. Uusien kodinkoneiden sarjassa seuraavana oli ompelukone, jota seurasi Edisonin fonografi, radio ja jääkaappi. Jääkaapeissa Electroluxin absorptio-periaatteella toimiva malli aloitti menestyksen 1930-luvulla. Pölynimurilla oli kehityksessään monia vaiheita ja keksijöitä. Tunnetut valmistajat Hoover, Nilfisk ja Electrolux tekivät pölynimureita jo 1900-luvun alussa, mutta ne olivat ylellisyystuotteita toiseen maailmansotaan saakka.[106]
Standardointi erityisesti mittojen suhteen oli tärkeää jo muinaisissa korkeakulttuureissa kaupankäynnin vuoksi. Teollinen vallankumous lisäsi standardoinnin merkitystä. Ranskan suuri vallankumous synnytti metrijärjestelmän 1700-luvun lopulla. Metrijärjestelmästä kehittyi Si-järjestelmäksi kutsuttu kansainvälinen yksikköjärjestelmä mitoille.[107] Ensimmäinen kansallinen mittastandardilaitos oli Ranskaan 1875 perustettu Bureau International des Poids et Measures.[108] Standardointi on laajentunut myös koneiden osiin, menetelmiin ja tietotekniikkaan, esimerkiksi ASCII-koodi. Puuvillanpuhdistuskoneen keksijä ja asetehtailija Eli Whitney (1765-1825) tunnetaan mittatarkkuuden ja vaihdettavuuden edistäjänä. Mittatulkeilla, joiden käyttö alkoi 1840-luvulla, voidaan varmistaa, että osa on sallituissa mittavaihtelurajoissa.[109] Metriset ruuvikierteet ovat vallanneet maailman Yhdysvaltoja lukuun ottamatta, mutta putkien suhteen on laajasti käytössä tuumakoot ja -kierteet. Kansainvälinen standardointi organisaatio ISO perustettiin 1947, mutta sitä oli edeltänyt vuonna 1926 perustettu kansallisten standardiorganissatioiden liitto (ISA), jonka toiminta lakkasi toiseen maailmansotaan.[110] ISO on julkaisut noin 19000 standardia.[111]
Teollisuuden muutokset 1950-luvulta eteenpäin
Kolmantena muutoksen aaltona teollisessa valmistuksessa voidaan pitää 1900-luvun loppupuolella alkanutta muovimateriaalien käyttöä, puolijohteiden valmistusta ja tietokoneisiin perustuvaa automaatiota. Robotit tulivat tehtaisiin. Ihmiset alkoivat kadota tehtaiden lattioilta ja konttorien miehitys kasvoi usein tehdasta suuremmaksi. 1700-luvulta 1970-luvulle saakka teollisuuden osuus työvoimasta kasvoi, mutta kääntyi 1980-luvulla laskuun, mikä synnytti käsitteen "jälkiteollinen yhteiskunta" ja myöhemmin siihen liittyvän käsitteen "tietoyhteiskunta".[112]
Kiristyneiden laatuvaatimusten ja automaation johdosta tehtaat tulivat puhtaammiksi kuin useimpien kodit. Jatkuvasti kasvava osa tuotannosta, kuten piikiekkojen päälle tehtävien mikroprosessoreiden tuotanto, tehdään puhdastiloissa, jotka ovat puhtaampia kuin leikkaussalit sairaaloissa. 1940-luvulla alkoi öljypohjaisten muovin massatuotanto ja vuoden 1973 öljykriisiin saakka maailman muovituotanto kaksinkertaistui joka viides vuosi.[113] Muoveja tehdään maailmassa noin 250[114] ja terästä noin 1400 miljoonaa tonnia vuodessa[115], joten tilavuuksilla laskettuna määrät ovat samaa luokkaa. Tärkeimmät nykyisistä muovilaaduista, kuten PVC ja polyeteeni, kehitettiin ennen toista maailman sotaa, kuten myös synteettinen kumi, jota saksalaiset valmistivat sodan aikana, koska eivät saaneet enää luonnonkumia. Ruiskuvalukoneiden massatuotannolla sekä suulakepuristettujen muoviprofiilien ja kalvojen avulla helposti muovattavat ja riittävän kestävät muovit tulivat tärkeimmiksi materiaaleiksi kulutustavaroille.[116] Muovikassista on tullut aikakauden symboli. Edullisina materiaaleina muovit edistivät kertakäyttökulutusta.
Ympäristöongelmat

Maanviljelyn aloittamisesta alkaen ihminen on muokannut ympäristöään, mikä johti jo varhain ympäristöongelmiin, kuten eroosioon ja maaperän köyhtymiseen. Välimeren maista tuhottiin metsät jo antiikin aikana. Keskiajalla metsät hakattiin kaupunkien ympäristöistä, ja keskiajan lopulla Euroopan metsät olivat jo vähentyneet merkittävästi. Ympäristön saastuminen alkoi teollistumisen ja höyrykoneiden käytön myötä, ja kasvava hiilenpoltto aiheutti savusumuongelmia. 1900-luvun alkupuolella teollisuuden volyymi oli jo niin suurta, että saastuminen alkoi tuhota näkyvästi ympäristöä ja ensimmäiset ympäristöliikkeet aloittivat toimintansa. Vuonna 1872 perustettu Yellowstonen kansallispuisto oli ensimmäinen kansallispuisto. 1900-luvun alun ympäristöliike ihannoi talonpoikaiskulttuuria ja esiteollista yhteiskuntaa, mikä rajoitti sen vaikutusvaltaa. 1960-luvulla havahduttiin ympäristöongelmiin voimakkaasti, kun ympäristökatastrofit kuten DDT, PCB ja happosateet tulivat julkisuuteen. Myöhemmin lista vielä jatkui: asbesti, Bhopal, Tšernobyl, raskasmetallit, polttoaineen lyijylisäaine, freonit. Rooman Klubi julkaisi vuonna 1972 paljon huomiota saaneen teoksen Kasvun rajat, jossa varoitettiin luonnonvarojen riittävyydestä. Kaikki nämä johtivat ympäristönsuojelulainsäädännön kehittymiseen. Kiristynyt lainsäädäntö vaikutti 1900-luvun loppuun mennessä kehittyneissä maissa saavutettuun saastumisen oleelliseen vähentymiseen, ja ympäristö saattoi alkaa puhdistua. Esimerkiksi useat jo lähes likaviemäreiksi muuttuneet joet ovat nyt osittain puhdistuneet ja freonipäästöt vähentyneet. Ympäristöongelmista ei kuitenkaan ole päästy eroon. Varsinkin energiantuotannon aiheuttama hiilidioksidipäästö on yksi ilmastonmuutoksen syistä.[117][118]
Kulkuvälineiden kehitys

Merenkulku keskiajan jälkeen

Kolumbus ja Magalhaes tekivät löytöretkensä vielä keskiaikaista laivanrakennusperinnettä edustaneilla laivoilla. Alukset olivat pieniä, 20–30 metriä pitkiä ja 6–7 metriä leveitä. Sata vuotta myöhemmin laivat olivat jo suurempia, ja niissä oli enemmän purjeita. 1500-luvulla kehittynyt takilointitapa säilyi purjelaivojen käytön loppuun saakka suunnilleen samanlaisena. Alusten koon kasvattaminen johti myös onnettomuuksiin, tunnetuimpana Wasa-laiva. Kyseessä ei kuitenkaan ollut ainut epävakaudesta johtunut onnettomuus, joten yltiöpäisestä koon kasvattamisesta luovuttiin 1600-luvulla. Ruotsalainen amiraali Fredrik af Chapman (1721–1808) alkoi tutkia hyviksi purjehtijoiksi osoittautuneiden laivojen rakennetta. Hän löysi rakenteista matemaattisia säännönmukaisuuksia, joista kehitti laskumenetelmän aluksen rungon edullisimman muodon, mittasuhteiden ja uppouman määrittämiseksi.[119]
Kaukomatkojen alettua tarvittiin menetelmä aluksen paikan määrittämiseen aavalla merellä. Gerhardus Mercator oli 1569 kehittänyt karttaprojektion, jossa olivat pituus- ja leveysasteet oikeassa kulmassa ja joka siten hyödyllinen navigoinnissa. Leveysaste opittiin mittaamaan 1600-luvulla Pohjantähden korkeuskulman avulla, mutta keskiajalla kehitetyt meriastrolabiin ja jaakobinsauvaan perustuneet kulmamittausmenetelmät olivat liian epätarkkoja. Paikannuksen tärkeyden vuoksi Englannin hallitus perusti erityisen komitean palkitsemaan ongelman ratkaisun kehittäjiä. Englantilainen matemaatikko John Hadley (1682–1744) kehitti vuonna 1731 peilioktantin, josta sitten kehittyi sekstantti. Tarkan kulmanmittauksen lisäksi tarvittiin tarkka kello mittauspaikan ja nollameridiaanin aikojen vertaamiseen. Englantilainen kelloseppä John Harrison (1693–1776) esitteli ensimmäisen kronometrinsa, kellon joka toimii myös merenkäynnissä. Se oli niin lupaava, että hän sai palkinnon laitteensa kehittämiseen. Kuitenkin vasta 1761 hän sai valmiiksi riittävän luotettavan kellon. Tähtitieteellinen navigointi on yhä vielä merenkulun perusta.[120]
Jokilaivoissa purjeiden käyttö oli vaikeaa ja niitä jouduttiin usein vetämään rannalta käsin. Höyrykoneen käyttöönotto jokilaivoissa oli vastaus selkeään tarpeeseen. Ensimmäisenä sen teki 1789 Yhdysvalloissa John Fitch (1743–1798) ja seuraavana vuonna skotlantilaiset Patrick Miller (1730–1815) ja William Symington (1763–1831). Ensimmäisten höyrykoneiden teho ei kuitenkaan riittänyt varsinaiseen liikennöintiin. Symington rakensi 1803 höyrykoneella toimivan kanavahinaajan, joka oli ensimmäinen kaupallisessa käytössä ollut höyryalus.[121] Vuoden käytön jälkeen rantojen omistajat saivat aluksen käytön kiellettyä väittämällä sen aaltojen vahingoittavan rantoja. Läpimurto höyryn käytössä alusten voimanlähteenä oli amerikkalaisen Robert Fultonin (1765–1815) rakentama alus. Tähän 1807 rakennettuun alukseen sijoitettiin 18 hevosvoiman Wattin ja Boultonin tehtaan valmistama höyrykone. Ensimmäisellä 12 tunnin matkallaan alus saavutti 4,7 solmun keskinopeuden. Samaan matkaan jokipurret käyttivät neljä vuorokautta. Yhdysvaltain rannikko- ja jokiliikenteessä oli viiden vuoden kuluttua jo yli puolensataa höyryalusta. Englannissa oli 1815 parikymmentä höyrykäytöistä alusta. Suomessa ensimmäinen höyryalus oli Ilmarinen 1833. Vuonna 1819 ensimmäinen höyryavusteinen laiva, jossa oli siis myös purjeet, ylitti Atlantin. Pelkällä höyryllä matka tehtiin 1830-luvulla, vaikka tuokin alus oli varustettu purjeilla. Pelkkään höyryyn ei luotettu ennen kuin 1800-luvun loppupuolella.[122]

Ongelmina alkuaikojen höyryaluksissa olivat siipirattaan huono kesto merenkäynnissä ja hiilen runsas kulutus. Ensimmäinen parannus höyrykoneissa oli korkeapainekattiloiden käyttö, mikä pudotti hiilen kulutuksen kolmasosaan. Toinen parannus oli kaksivaiheinen paisunta, jolla kulutus laski vielä lähes puoleen. Potkuria oli kehitetty 1700-luvulla, mutta höyrykoneiden teho ei vielä ollut riittävä. Potkurin ideat jäivät elämään ja 1836 kaksikin potkuria sai patentin, ruotsalaisen John Ericssonin (1803–1889) rataspotkuri ja englantilaisen Francis Pettit Smithin ruuvipotkuri. Vuonna 1845 Britannian amiraliteetin järjestämässä kilpailussa samatehoiset potkuri- ja siipirataslaivat vetivät toisiaan. Smithin potkuri pystyi vetämään vastaanpanevaa höyrylaivaa 2,8 solmun nopeudella. Tämän jälkeen epäluulo potkureita kohtaan poistui. Potkurit ja höyrykoneet taas olivat niin voimakkaita, että alusten puurunko ei enää kestänyt. Tähän lujuusongelmaan otettiin avuksi rauta. Rautalevyjä oli alettu valssata 1780-luvulla ja ensimmäinen rautainen alus rakennettiinkin jo 1787. Rauta oli kuitenkin haurasta, ja 1870-luvulle saakka laivat tehtiin puusta rautavahvisteisina, kunnes 1865 alettiin käyttää terästä, jota silloin pystyttiin valmistamaan suuria määriä. 1800-luvun puolenvälin jälkeen höyrylaivoista tuli kilpailukykyisiä purjelaivoihin nähden. Britannian kauppalaivastosta vuonna 1885 yli puolet kulki höyryllä.[123] Purjelaivatkin vielä kehittyivät ja kokivat pienen nousukauden 1850-luvulla, kun amerikkalaiset kehittivät kapearunkoisen ja nopean laivatyypin, klipperin. Suezin kanavan avaaminen 1869 antoi höyrylaivoille niin suuren edun Afrikan kiertämään joutuviin klippereihin nähden, että purjelaivoille jäi enää pisimmät Australian ja Etelä-Amerikan reitit. Viimeinen purjelaivojen kehitysaskel oli teräsrunkoinen rakenne ja vahvistetut mastot, mikä piti purjelaivoja vielä jonkin aikaa kilpailukykyisenä höyryaluksiin nähden.[124]
Toisen maailmansodan jälkeen alukset on rakennettu hitsatuista teräslevyistä aikaisemman niitatun rakenteen sijaan. Rahtilaivoissa on nykyään useimmiten suorakäyttöiset raskasöljyllä toimivat dieselmoottorit ja matkustaja-aluksissa sähkökäyttöiset potkurit ja dieselkäyttöiset generaattorit eli dieselsähköinen voimansiirto. Joissakin erikoisaluksissa on ydinvoimala sähkön tuottajana. Maailmankaupan logistiikassa kuljetuserän perusyksiköksi on muodostunut merikontti, jota antiikin aikana vastasi amfora ja keskiajalta alkaen 1900-luvun puoliväliin saakka tynnyri. Nämä ovat kaikki merikuljetuksissa vaadittavia vesitiiviitä pakkauksia. Kontit siirretään satamissa suoraan autoon tai junaan, jolloin konttialusten purku- ja lastaus tapahtuu tehokkaasti.[125][126]
Maaliikenteen koneistuminen


Historian sääntöjä on se, että meret yhdistävät ja vuoristot erottavat. Laivaliikenteen kasvaessa kehittyvät alueet keskittyivät rannikoille, kun vähänkin raskaampien lastien kuljetus maanteitä pitkin oli vaikeaa. Hevosettomista kulkuvälineistä, automobiileista oli haaveiltu pitkään ja 1700-luvulla tehtiin jo ensimmäisiä höyryllä kulkevia ajoneuvoja, joissa höyrykoneen paino ja huono hyötysuhde olivat vieläkin suurempi ongelma kuin laivoissa. Kaivoksissa oli havaittu, että pyörimiskitka on huomattavan pieni, jos kova pyörä kulki kovalla ja tasaisella alustalla.[127] Richard Trevithick osoitti 1804, että höyrykonetta voitiin käyttää veturina hevosten asemasta teollisuusradoilla. Rehun hinnan vuoksi hiilikaivoksilla hiilellä toimivan höyryveturin käyttö oli edullisempaa kuin hevosten. Vuonna 1815 Englannin parlamentti laati kotimaan maanviljelyn suojelemiseksi lain (Corn Law), jolla tuontiviljalle määrättiin korkea tulli. Viljan hinta nousi korkealle ja teki höyryvetureista taloudellisia hevosiin verrattuna.[128] Vuonna 1829 järjestetyssä kilpailussa Robert Stephensonin rakentama Rocket-veturi veti viisinkertaisesti oman painonsa edestä kuormaa ja saavutti yhden täyden henkilövaunun kuormalla 33km/h keskinopeuden. Tästä alkoi rautateiden nopea leviäminen, ja jo vuonna 1840 Englannissa oli 3000 kilometriä rautateitä. 1860-luvulla rautatie ehti Suomeen.[127]
Ennen rautateitä jokaisella kaupungilla oli oma kellon aikansa, mikä vaikeutti aikataulujen laadintaa. Englannissa rautatieyhtiöt toteuttivat ajan yhtenäistämisen 1840-luvulla. 1880 rautateillä noudatetusta ajasta tuli Englannissa yleisesti käytetty perusaika. Yhdysvalloissa rautatieyhtiöiden välillä ei ollut yhteistoimintaa ja rautatiet käyttivät kotipaikkansa aikaa, esimerkiksi Buffalossa oli kolme kelloa asemalla ja Pittsburghissa kuusi. 1883 Yhdysvalloissa tuli voimaan neljän aikavyöhykkeen järjestelmä, jota käytettiin aluksi vain rautateilla ja vasta vuonna 1918 laki määräsi sen yleiseen käyttöön.[129]
Pyörivä akseli joutuu vaihtokuormituksen alaiseksi, mikä aiheuttaa teräkseen väsymiseksi kutsutun haurastumisen. Tämä ilmiö aiheutti useita onnettomuuksia, joista tunnetuin on Pariisin ja Versailles’n välillä 8. toukokuuta 1842 tapahtunut veturin akselin katkeaminen. Tämä aiheutti 55 ihmisen kuoleman ja yli 100 loukkaantui. 1860-luvulla August Wöhler aloitti materiaalitutkimuksen, joka johti paremmin vaihtokuormitusta kestävien terästen kehittymiseen ja väsymisen kestävien rakenteiden mitoitusjärjestelmään Wöhler-käyrien avulla.[130]
Rautatiet aloittivat 1800-luvulla kaupunkirakenteen hajoamisen, kun tuli mahdolliseksi asua kaupungin ulkopuolella ja silti saattoi päästä päivittäin kohtuullisessa ajassa junalla keskustaan töihin. Rautateiden rakentaminen johti myös kaupunkien vanhojen keskustojen siirtymiseen rautatieaseman ympäristöön. Kaupunkien kaavoituksessa alettiin ottamaan liikenteen tarpeet voimakkaammin huomioon, minkä esikuvana toimi Pariisin asemakaavaa uudistanut Georges-Eugène Haussmann (1809–1891).[131] Asemarakentaminen toimi lasiarkkitehtuurin edistäjänä. Tunnetuin tämän tyylin rakennus on Lontoon maailmannäyttelyä varten 1851 rakennettu Crystal Palace.[132]

Kaupungeissa sisäiseen liikenteeseen alettiin 1800-luvulla käyttämään hevosvetoisia kiskoilla kulkevia raitiovaunuja, jotka sitten vuosisadan vaihteen tienoilla sähköistettiin. Polttomoottori oli ensimmäinen tehonlähde, joka takasi riittävän teho-painosuhteen yleiskäyttöisten maakulkuneuvojen rakentamiseen. Karl Benz (1844–1929) esitteli 1886 ensimmäisen polttomoottoriauton, Benz Patent-Motorwagenin, jossa käytettiin Ottomoottoria. Ilmatäytteinen ajoneuvon kumirengas keksittiin 1888, mikä teki epätasaisilla pinnoilla liikkumisesta huomattavasti mukavampaa ja hiljaisempaa.[133] Kun vielä moottoriajoneuvon hallintalaitteet kehittyivät, niin autoista kehittyi valtava teollisuuden haara. Vuonna 1908 markkinoille tullutta T-Fordia valmistettiin 19 vuoden aikana yli 15 miljoonaa kappaletta.[134]
Rautateiden rakentaminen oli jo vaatinut sillanrakennuksen taidon kehitystä. Aluksi rautatiesillat tehtiin holvikaarilla. 1800-luvulla pidempien jännevälien saavuttamiseksi tehtiin valuraudasta ristikkorakennesiltoja. Teräksen saatavuuden parantuessa tulivat käyttöön teräspalkkisillat ja riippusillat.[135][136]

Lentoliikenteen kehitys

Lentäminen on kiehtonut ihmistä aina. Leonardo da Vinci oli jo hahmotellut lentolaitteita. Ensimmäinen kuumailmapallolennon teki ranskalainen Jean-François Pilâtre de Rozier vuonna 1783. Saksalaiset kehittivät 1900-luvun ensimmäisillä vuosikymmenillä ilmalaivoja, mutta näistä jouduttiin luopumaan muutaman suuremman onnettomuuden jälkeen. 1800-luvulla vielä suhtauduttiin ilmaa raskaampien laitteiden lentämiseen epäluuloisesti. Lentokoneen rakentamisessa massa onkin hyvin ratkaiseva ongelma. Polttomoottori oli ratkaisu riittävän tehokkaaksi voiman lähteeksi, ja sen avulla Wrightin veljekset tekivät 1903 ensimmäisen lentonsa rakentamallaan lentokoneella. Wrightin veljekset kehittivät myös ratkaisun lentokoneen ohjaamiseen ilmassa. Lentämisessä turvallisuus on toinen suuri ongelma, sillä maahan syöksyssä useimmiten matkustajat kuolevat. Ilmailun alkuaikoina tämä kuoleman riski oli myös eräänlainen kiihotin, kun sensaatiolehdet rahoittivat otsikoiden toivossa lentokokeiluja. Ensimmäisen maailmansodan aikana ymmärrettiin, että lentokoneesta on merkittäväksi tiedustelu- ja taisteluvälineeksi. Lentokone kehittyikin sodan aikana huomattavasti ja tämä johti sodan jälkeen lentoliikenteen käynnistymiseen. Merkkipaaluna lentämisen historiassa pidetään Charles Lindberghin vuonna 1927 Atlantin yli tekemää yksinlentoa, joka alkoi muokata asenteita lentoliikenteelle suotuisiksi. Lyhyillä matkoilla 1920-luvun alussa saksalaisilla kokometallisilla Junkers-koneilla pystyttiin kuljettamaan matkustajia ilman tappiota. 1930-luvun tunnettuja liikennelentokoneita ovat Junkers Ju-52 ja Douglas DC3. 1930-luvun lopussa isoja lentoveneitä käytettiin mannerten välisissä lennoissa.[137][138]

Ennen toista maailmansotaa kilpavarustelun aikana kehitettiin hävittäjälentokoneita, kuten Spitfire, Messeschmitt ja Mitsubishi zero, joissa oli kaikissa hyvin tehokkaat moottorit. Sodan aikana merkittävään asemaan tulivat liittoutuneiden raskaat pommikoneet, esimerkiksi Boeingin lentävä linnoitus. Koneita valmistettiin Yhdysvalloissa massatuotantona ja lennettiin Atlantin yli Englantiin jatkuvana virtana, mikä tuotti tietoa valtameren säistä ja lentoreiteistä. Toisen maailmansodan jälkeen pommikoneiden tekniikkaa siirrettiin matkustajakoneisiin, mistä esimerkkinä Lockheed Constellation. Sodan aikana oli kehitetty myös suihkumoottori, jolla saavutettiin mäntämoottoria parempi tehopainosuhde. Ensimmäiset välilaskuttomat reittilennot Lontoosta New Yorkiin käynnistettiin nelimoottorisilla potkurikoneilla 1950-luvulla, mutta vasta vuosikymmenen lopussa riittävän korkealla lentävät suihkukoneet, kuten Boeing 707 ja Douglas DC-8, pystyivät luotettavaan säännölliseen reittiliikenteeseen Atlantin yli. 1960-luvulle siirryttäessä pääasialliseksi voimanlähteeksi suuremmissa liikennelentokoneissa tuli suihkumoottori.[139]
Mahdollisuus tehdä yliäänimatkustajakoneita johti 1970-luvulla Concorden kehittämiseen. Liikennöinti näillä koneilla alkoi 1976, ja niillä lennettiin 2000-luvun alkuun saakka, kunnes sattui tuhoisa onnettomuus. Suurin syy liikennelentojen lopettamiseen kyseisellä konetyypillä oli ehkä kuitenkin koneen suuresta polttoaineen kulutuksesta johtunut huono kannattavuus.[140] Pitkän matkan lentoliikenteessä ovat viime vuosikymmeninä menestyneet laajarunkoiset ja taloudelliset mallit. Helikopteri kehitettiin 30-luvun lopussa ja sitä käytetään tehtävissä, joissa tarvitaan paikoillaan ilmassa pysyvää konetta tai laskeutumista paikkoihin, joissa ei ole kiitotietä. Turvallisuus on nykyisessä lentoliikenteessä parempi kuin maaliikenteessä. Jokainen onnettomuus johtaa tutkintaan ja mahdollisiin toimenpiteisiin.[141][142] Laajempi onnettomuussarja liikennelentokoneilla oli 1950-luvulla, jolloin metallin väsyminen ja särönkasvu aiheutti useamman Comet-matkustajakoneen putoamisen. Tämä johti vikaturvallistakäytäntöä noudattavien suunnittelumenetelmien kehittämiseen eli osa suunnitellaan siten, että vika havaitaan ennen kuin se aiheuttaa onnettomuuden. Myös lentokoneissa käytettävien alumiiniseosten ominaisuuksia on saatu parannettua.[143]
Tiedonvälityksen ja tietotekniikan historia
Mekaanisen jäljentämisen kehittyminen

Kirjapainontaidon kehittymistä edelsi siirtyminen pergamentista paperiin. Painamisen ja paperin tekemisen taito oli saatu Arabien kautta Kiinasta. Nahasta valmistettava pergamentti on kallis materiaali ja vanhoista pergamenteista kannatti jopa raaputtaa teksti pois pergamentin uudelleen käyttämiseksi. Edullisen paperin käyttö taas nosti manuaalisesti tehtävissä kopiossa kynnyskustannukseksi työn. Tästä syntyi tarve kehittää kirjapainotaitoa. Kuvia oli painettu jo keskiajalla ennen varsinaista kirjapainotaidon kehittymistä. Gutenbergin (1397–1468) kehittämä valettujen irtokirjasinten tekniikka vähensi oleellisesti kirjantekemisen työmäärää ja painomäärien kasvaessa syntyi teollista toimintaa. Kiinalainen Bi Sheng oli jo noin vuonna 1050 keksinyt keraamiset sanamerkit, mutta kiinalaisessa kirjoitusjärjestelmässä keksintöä ei pystytty merkkien määrän vuoksi hyödyntämään niin tehokkaasti kuin alle kolmekymmentä merkkiä käsittävässä aakkoskirjoitusjärjestelmässä, joka oli Rooman valtakunnan kautta periytynyt Eurooppaan.[144]
Ensimmäinen ”bestseller” oli Martti Lutherin saksankielinen Uusi testamentti, jota painettiin 100000 kappaletta Lutherin elinaikana.[145] Vuoden 1500 tienoilla kirjapainon idea oli tiedossa jo 12 maassa. Vanoccio Biringuccion kirjassa Pirotechnica vuodelta 1540 kerrotaan tarkasti eri metallien valamisesta, mikä edisti taidon leviämistä. Kirjasimet standardoituivat ja työmenetelmät kehittyivät ja 1700-luvulla pystyttiin painamaan samalla työmäärällä jo kolminkertainen määrä. Painomäärien lisääntyminen lisäsi paperinkulutusta. Saksalainen Jacob Christian Schäffer kiinnostui paperikoneista ja kokeili eri kasveja selluloosapohjaisen paperin valmistuksessa 1700-luvun loppupuolella. Arkit tehtiin yhä yksittäiskappaleina. Jatkuvatoimisella paperikoneella oli useita kehittäjiä. Englannissa patentin jatkuvatoimiselle paperikoneelle saivat veljekset Fourdrinier ja John Gamble vuonna 1807. Englannissa oli vuonna 1840 jo 250 paperikonetta.[146]

Painotekniikoita on kehitetty vuosien mittaan useita. Kun painetaan suuria määriä esimerkiksi sanomalehtiä, käytetään rotaatiopainokoneita, joihin paperi syötetään rullalta. Edullisen paperin, tehokkaan painotekniikan ja ilmoitusmyynnin ansiosta sanomalehdistöstä kehittyi merkittävä tiedonvälittäjä ja "neljäs valtiomahti".[147] Kehitystä edistivät latomakoneet. Vanha kuvien painomenetelmä on litografia ja toinen tunnettu on silkkipaino. Nykyään yleisin painomenetelmä on offsetpaino. Kirjoituskoneita kehitettiin 1700-luvulta lähtien sokeiden apuvälineiksi. 1870-luvulla Remingtonin tehtaat alkoivat valmistaa kirjoituskonetta, jolla pystyi kirjoittamaan nopeammin kuin käsin, ja seuraavat sata vuotta kirjoituskone toimistojen tunnusomainen laite. Mekaanisista kirjoituskoneista periytyy tietokoneissa nykyäänkin käytetty QWERTY-kirjaimisto. Valettuja irtokirjaimia hyödyntävä kirjoituskone on versio painokoneesta. Kirjoituskoneella voidaan hiilipaperien avulla tuottaa kopiota tai master-kappaleita joillekin painomenetelmille, kuten vahaskopiokoneelle. 1900-luvun alussa käyttöön otetut kaukokirjoittimet eli telexit ovat automatisoituja kirjoituskoneita, joita myöhemmin käytettiin tietokoneiden ensimmäisinä tulostimina. Kopiointimenetelmiä, joissa kopioitava tuloste on välillä sähköisessä muodossa, ovat valokopiokone, telefax eli telekopiokone ja erilaiset tulostimet. Nämä voidaan yhdistää yhdeksi koneeksi. Telexit poistuivat yrityksistä 1980-luvulla telefaxien korvattua ne. Telefaxit puolestaan jäivät sähköpostin varjoon 1990-luvulla.[148]

Valokuvauksen kehittyminen alkoi 1727, kun saksalainen lääkäri Johann Schulze huomasi hopeanitraatin tummuvan valossa. Louis Daguerre (1765–1851) kehitti ensimmäisen kuvausjärjestelmän, kun Joseph Nicéphore Niépce (1765–1833) oli luonut menetelmän kuvan säilyttämiseksi. George Eastman toi markkinoille vuonna 1888 kehittämänsä Kodak No.1-merkkisen kameran, jossa käytettiin negatiivirullaa lasien sijasta. Negatiivin pohjamateriaalina oli selluloidi, ja siitä kehittyi myöhemmin elokuvan perusidea. Rulla lähettiin tehtaalle kehitettäväksi ja uudelleen ladattavaksi. Helppokäyttöisyys teki kuvaamisen mahdolliseksi suuremmille joukoille. Ranskalaiset Lumièren veljekset kehittivät aikansa filmikamerasta kinematografin, jota voitiin käyttää niin elokuvakamerana kuin projektorina. He järjestivät ensimmäisen maksullisen elokuvaesityksen 28. joulukuuta 1895, jota pidetään yleisesti elokuvan syntyhetkenä.[149]
Ensimmäinen äänen tallennuslaite oli Edisonin kehittämä fonografi. Sen käyttämiä äänirullia pystyttiin myöhemmin kopiomaan. Gramofoni on samalla periaatteella toimiva laite, mutta se käyttää levykiekkoja eli gramofonilevyjä, jotka valmistettiin savesta ja sellakasta. Gramofonilevyille syntyi varsin suuret markkinat, ja niitä käytettiin aina 1960-luvulle saakka, jolloin vinyylilevy syrjäytti ne. 60-luvulla alkanut nuorisomusiikin aalto ja levysoittimien sekä sähköisten äänentoistolaitteistojen edullisuus kasvatti vinyylilevyjen markkinat huimiksi. 90-luvulla vinyylilevyn on syrjäyttänyt optisesti luettavat CD-levyt, joille voidaan tallettaa myös elokuvia tai muuta dataa. CD-levyn markkinat musiikin tallennusvälineenä kärsivät siitä, että musiikin pystyy ostamaan myös sähköisessä muodossa.[150]
Sähköinen tiedonsiirto ja -tallennus


Ensimmäinen kaupallinen lennätin otettiin käyttöön 1839 Lontoossa. Tämän viisilankaisen lennättimen kehittäjä oli Charles Wheatstone yhdessä William Cooken kanssa. Teknisesti voittaneen lennätintekniikan kehittivät Samuel Morse ja Alfred Vail hyödyntäen releitä signaalin vahvistukseen sekä yksilankatekniikkaa ja siinä merkkien koodausta, jota alettiin kutsua morsetukseksi. Morsen tekniikkaa hyödyntävä kaupallinen lennätinyhteys käynnistyi 1844 Washington DC:stä Baltimoreen. Helsinki-Pietari välillä lennätin käynnistyi 1855.[151] Morsetusta käytettiin myöhemmin myös langattomassa tiedonsiirrossa.[152] Sähkötys oli tärkeää rautatieliikenteelle, koska siellä turvallisuuden vuoksi täytyi varmistaa radan vapaus ennen junan lähettämistä seuraavalle asemalle.[153] Lennättimien varaan perustettiin ensimmäiset tietotoimistot jo 1800-luvun puolivälissä. Nämä lähettivät taloudellisia tietoja kuten pörssikursseja. Yhdysvailtain sisällissodassa oli ensi kertaa käytössä vankkureilla siirrettäviä lennätin asemia. Sodanaikana vedettiin 25000 kilometriä lennätinkaapelia. 1870-luvulla tulivat käyttöön ensimmäiset reikänauhasovellukset, jonka jälkeen sanomat saatiin talteen tai ne voitiin kirjoittaa ennen lähetystä reikänauhalle. 1840-luvulla laskettiin ensimmäisiä vedenalaisia kaapeleita. Atlantin poikki merikaapelia yritettiin vetää useampaan kertaan vuodesta 1855 alkaen, mutta vasta 1866 kaapelit saatiin toimimaan. 1900-luvun alussa olivat jo kaikki maailman merkittävimmät kaupungit yhdistetty lennätinverkkoon.[154] Tietoliikennesatelliitti mahdollisti vuonna 1964 Tokion olympialaisten suoran TV-lähetyksen Yhdysvaltoihin ja Eurooppaan.

Puhelimen patentista käytiin tiukkaa taistelua, jonka voitti 1876 Alexander Graham Bell. Hän myös aloitti kaupallisen puhelintoiminnan. Puhelinlaitokset aloittivat Suomessa 1880-luvun alussa. Radion keksijästä on kiistelty. Patentin sai Guglielmo Marconi 1897. Ensimmäisen maailmansodan aikana radioamatöörit kehittivät Marconin laitetta, ja sodan lopulla alkoivat kokeilut puheen välittämiseksi radioaalloilla. Ensimmäiset yleisradiolähetykset kuultiin Pittsburghissa vuonna 1920. Tekniikka levisi nopeasti ja Suomen Yleisradio perustettiin 1926. Radiolla oli merkittävä asema niin uutisten, poliitikkojen puheiden kuin viihteen välityksessä 60-luvulle saakka television saavuttua koteihin laajemmin. Kuvan välittäminen sähköisesti onnistui 1920-luvulla ja ensimmäiset julkiset televisiolähetykset nähtiin 1930-luvulla. Televisiosta kehittyi merkittävä yhteiskunnallinen vaikuttaja.[155][156]
Magnetofoni kehitettiin Saksassa juuri ennen toista maailman sotaa, ja sillä ehdittiin tallettaa Hitlerin puheita.[157] Philips toi markkinoille C-kasettijärjestelmän 1963. Tämä sai huomattavaa kaupallista menestystä 1970-luvulla ja kilpaili LP-levyjen kanssa äänitemarkkinoista. Sonyn Walkman korvalappustereot lisäsi C-kasetin suosiota 1980-luvun alussa. C-kasetteja käytettiin myös joissakin tietokoneissa massamuistina. Videokuvan tallentamisessa VHS-järjestelmä oli menestynein. Magneettista tallentamista hyödyntävät myös tietokoneiden kiintolevymuistit, jotka ovat kyenneet nostamaan jatkuvasti tallennuskapasiteettia ja pysymään markkinoilla 2000-luvun alkupuolella huolimatta mikropiiritekniikkaan perustuvien tallennusjärjestelmien myynnin kasvusta.[158][159][160]
Tietotekniikan historia


Tietotekniikan kehityksen ensi askeleena voidaan pitää puhutun kielen kielioppia, joka laajensi kielen ilmaisukykyä.[161] Sivilisaatioiden syntyessä hallinnolle ja kaupalle tärkeämmät numerot ja laskenta kehittyivät usein ennen kirjoitustaitoa.[162] Ensimmäisenä laskukoneena voidaan pitää helmitaulua. Seuraava askel automaation suuntaan oli reikäkortin käyttöönotto Joseph Marie Jacquardin kutomakoneissa. Herman Hollerith sai vuoden 1890 Yhdysvaltain väestönlaskennan johtajalta tehtäväksi mekanisoida tiedonkäsittelyä. Hollerith tunsi Jacguardin kutomakoneen. Hollerith kehitti menetelmän, jossa korttien reikien läpi menevä tikku kytki sähköimpulssit, joita sitten laskettiin. Vuoden 1880 väestön laskennan tuloksia oli laskettu 7 vuotta ja nyt päästiin kahteen ja puoleen vuoteen, vaikka henkilöä kohti kerättiin aikaisemman viiden kysymyksen sijasta 200 kysymystä. Hollerith perusti yrityksen nimeltä "Tabulating Machine corporation" TMC. Vuoden 1910 väestönlaskenta annettiin hintasyistä toisille yrityksille ja TMC joutui taloudellisiin vaikeuksiin. TMC yhdistyi kolmen muun alan yrityksen kanssa, jolloin toimitusjohtajaksi ja pääomistajaksi tuli Thomas J. Watson. Hän muutti yrityksen nimeksi "International Business Machines" IBM.[163]

1820-luvulla Charles Babbage (1791–1871) pystyi esittämään tietokoneen toimintaperiaatteen. Babbage laati suunnitelman mekaanisesta laskukoneesta logaritmitaulukoiden laskemiseksi ja onnistui saamaan sille rahoituksen Englannin valtiolta. Babbage ei koskaan saanut valmiiksi differenssikonetta, kun hän keskittyi analyyttiseksi koneeksi kutsutun ohjelmoitavan koneen kehittämiseen. Siinä oli nykyaikaisen tietokoneen pääosat kuten tiedon syöttö, ohjelma, muisti ja tulostin. Kirjeenvaihdossa Ada Lovelacen (1815-1852) he keskustelivat sellaisista tietotekniikan käsitteistä kuin operaatio ja muuttuja.[164] Babbage keksi reikäkorttien avulla kaksi ohjelmoitavan tietokoneen periaatetta, reikäkorttien sisällön määrämän suoritusjärjestyksen eli pakotetun hypyn sekä ehdollisen hypyn. Babbagen keksintö avasi automaatiolle rajattomien toimintamahdollisuuksien maailman. Babbagen poika Henry Babbage rakensi tietokoneen keskusyksikön osajärjestelmän, joka toimi kuten oli suunniteltu. Tämä laite lahjoitettiin Harvardin yliopistolle 1886. Yli puolivuosisataa myöhemmin sen löysi Howard Aiken. Aiken paneutui Babbagen julkaisuihin ja oivalsi, että uusilla sähköisillä ratkaisuilla Babbagen ideat voidaan toteuttaa. Aiken meni keskustelemaan ideoistaan IBM:n pääjohtajan Thomas Watsonin kanssa. IBM:stä tuli 1950-luvulla johtava tietokoneiden valmistaja.[165]
Vuonna 1936 Alan Turing (1912-1954) esitteli teoreettisen tietokoneen periaatteen, Turingin koneen, jossa hän tutki algoritmisen ongelman ratkaisun rajoja. John von Neumann (1903-1957) ehdotti 1940-luvulla ohjelman siirtämistä muistiin tietokoneen toiminnan nopeuttamiseksi ja määritteli nykyaikaisen tietokoneen arkkitehtuurin. Bitti-käsitteen esitti Claude Shannon (1916-2001) vuonna 1948.[166]
Konrad Zuse rakensi ensimmäisen ohjelmoitavan laskukoneen Saksassa 1941. Aiken rakensi 1943 IBM:n avulla ensimmäisen tietokoneen Harvard Mark I. Ensimmäinen elektroninen tyhjiöputkiin ja releisiin perustuva tietokone ENIAC valmistui vuonna 1945.  Transistorien ja tietokoneiden sarjatuotanto alkoi vuonna 1951. 50-luvun päättyessä maailmassa oli 3000 tietokonetta.[167] Ensimmäiset tietokoneet ohjelmoitiin konekielilla, joista sitten kehittyi helpommin ymmärrettäviä ohjelmointikieliä.
Mikropiirien kehitys 1960-luvun alussa toi tietokoneet sotilaslentokoneisiin, ohjuksiin ja osaan avaruusaluksista 1970-luvun alkuun mennessä. Mikropiirit tehdään piikiekolle erilaisilla ohutkalvon kasvatus -menetelmillä. Halpojen mikropiirien vyöryn aloitti CMOS-tekniikka 1970-luvulla.[168] Mooren lain -nimellä tunnettu ennuste mikropiirillä olevien transistorien määrän kaksinkertaistumisesta 18 kuukauden välein on pitänyt hämmästyttävän hyvin paikkansa. Toisaalta CMOS-rakenteessa ei vuosikymmeniin ole juuri muuta muutettu kuin kasvatettu pakkaustiheyttä.[169]
1970-luvun loppu toi mikrotietokoneen, joka muodostui pian yleiseksi kodinkoneeksi ja toimistotyökaluksi. Tietokoneiden kapasiteetin kasvaessa on myös ohjelmistojen koko ja käytettävyys kasvanut. 80-luvulla käytiin taistelua mikrotietokoneiden käyttöjärjestelmistä. Markkinajohtajaksi nousi IBM:n PC ja Microsoftin MS-DOS-käyttöjärjestelmä ja 1990-luvulla sen seuraaja Windows. Elektroninen konekirjoittaminen ja arkistointi laajeni 1990-luvun lopussa Internetin kautta laajaksi sähköisten tietokantojen ja tietoliikenteen infrastruktuuriksi.[170] Digitalisoituminen on ilmiö, jossa mikropiirejä liitetään kaikkiin koneisiin. Autojen polttomoottoreiden pakokaasujen puhtautta ja moottorin hyötysuhdetta pystytään parantamaan mikropiiriohjausjärjestelmien avulla.[171] Matkapuhelimista on tullut monitoimisia tietokoneita ja tietoverkkojen päätelaitteita, joihin on yhdistetty kamera, soitin ja GPS-paikannusjärjestelmä.
Teknistieteelliset suurprojektit


Yhdysvaltain Manhattan-projekti johti ensimmäisen ydinpommin kehittämiseen 1942–1945, koelaukaisuun heinäkuussa 1945 ja kahteen sotakäyttöön. Ydinvoimaa alettiin käyttää energianlähteinä sähkövoimaloissa, lentotukialuksissa, jäänmurtajissa, sukellusveneissä. Nykyään ydinvoimalla tuotetaan noin 15,7% maailman sähköstä (2004).[172]
Avaruusaika alkoi syksyllä 1957 Neuvostoliiton Sputnik-lennon ja sitä nopeasti seuranneiden miehitettyjen lentojen kautta.[173]
Euroopan hiukkasfysiikan tutkimuskeskuksessa käynnistettiin käynnistettiin vuonna 2008 maailman suurin hiukkaskiihdytin LHC, jonka avulla tutkitaan materian pienimpien osien ominaisuuksia ja rakennetta.[174]
Koneiden vuoksi energiasta riippuvaiseksi tullut ihmiskunta etsii uusia energialähteitä, joista yksi voi olla fuusioreaktori. Täysimittaisen testilaitoksen kehittämiseksi käynnistettiin vuonna 1985 kansainvälinen ITER-projekti.[175] Sähkön tuottaminen suoraan auringon valosta onnistuu aurinkokennolla, jonka ensimmäinen moderni versio kehitettiin Bell Labsissa 1954.[176]
Molekyylibiologia saavutettiin suuri edistys 1950-luvulla, kun James Watson ja Francis Crick selvittivät eliöiden perinnöllisyyteen vaikuttavan DNA-molekyylin rakenteen. Tästä kehittyi 1970-luvulla taito muokata DNA-molekyyliä ja geenitekniikka.[171]  1990-luvulla käynnistyi ihmisen geeniperimää kartoittava HGP-hanke. Tässä vuonna 2003 valmistuneessa projektissa DNA:n sekvensoinnin avulla tunnistettiin 20000–25000 ihmisen genomin geeniä.
Tekniikan historian tutkimus
Tekniikkaa voidaan pitää kombinatorisena, evoluutionomaisesti kehittyvänä järjestelmänä, jossa uudet keksinnöt perustuvat vanhoihin ja täydentävät niitä.[177] Tekniikan historiaa ei pidä nähdä vain keksintöjen voittokulkuna vaikka ne evoluutiossa jäävätkin henkiin. Tekniikalla on vaikutuksensa yhteiskuntaan, ihmisten ajatteluun ja tunteisiin. Näillä on taas merkitystä tekniikan käytössä ja leviämisessä. Tekniikan historian tutkimuksessa lähteiden niukkuus ja yksipuolisuus on ongelma. Teknisistä innovaatioista syntyneistä toiveista ja utopiosta on säilynyt paljon materiaalia, kun taas vastustavat äänet ovat viime aikoja lukuun ottamatta jääneet taustalle.[178] Toinen näkökulma ongelma on se, että tekniikkaa on ihmisen ympäristössä kaikkialla ja kuitenkin se helposti katoaa näköpiiristä ja huomataan vasta, kun se ei toimi tai aiheuttaa ongelmia. Tekniikka on palvelija, joka ei näy ja jota ei muistella.[179]
Mikä on tekniikan historiassa tärkeää, voidaan selvittää monesta näkökulmasta. Vuonna 2000 National Academy of Engineering äänesti merkittävimmistä tekniikan saavutuksista. Listalle pääsivät:[180][181]

Sähköistys
Auto
Lentokone
Vesiputki- ja viemäriverkosto
Elektroniikka
Radio ja televisio
Maatalouden koneellistuminen
Tietokone
Puhelin
Ilmastointi ja jäähdytys

Moottoritiet
Avaruusalukset
Internet
Kuvankäsittely
kodinkoneet
Lääketieteellinen tekniikka
Petrokemian teknologia
Laser ja optiset kuidut
Ydinvoima
Materiaalitekniikka

Tekniikan historia tai teknologian historia on myös humanistinen, monitieteinen tutkimusala, jota Suomessa edustaa esimerkiksi Tekniikan historian seura.[182]
Lähteet
Citation error, replace with{{cite book| author = Adams, James| title = Insinöörin maailma| others = Translated by Kimmo Pietiläinen| publisher = Art House| year = 1995| id = ISBN 951-884-163-2}}
Citation error, replace with{{cite book| author = Bryson, Bill| title = Sisään! Lyhyt historia lähes kaikesta kotona| publisher = WSOY| year = Eng. kielinen 2010, suom 2011| id = ISBN 978-951-0-36967-8| accessdate = 23.12.2013}}
Citation error, replace with{{cite book| author = Chaline, Eric| title = 50 konetta, jotka muuttivat maailmaa (50 Machines that Changed the Course of History)| publisher = Quid Publishing, (suom. versio Moreeni 2013)| year = 2012| id = ISBN 978-952-254-160-4| language = Suomi| accessdate = 10.11.2013}}
Citation error, replace with{{cite book| author = Gleick, James| title = Informaatio| location = Helsinki| publisher = Art House| year = 2013 (eng versio 2011)| version = Suom. Veli-Pekka Ketola| id = ISBN 978-951-884-498-6| accessdate = 15.3.2014}}
Citation error, replace with{{cite book| author = Kero, Reino ja Kujanen, Hannu (toim.)| title = Kivikirveestä tietotekniikkaan, tekniikan sosiaalihistoriaa kivikaudesta nykypäivään| publisher = Turku: Turun yliopiston historian laitos| year = 1989| id = ISBN 951-880-296-3}}
Citation error, replace with{{cite book| author = Lemola, Tarmo (toim.)| title = Näkökulmia teknologiaan| location = Helsinki| publisher = Gaudeamus| year = 2000| id = ISBN 951-662-810-9}}
Citation error, replace with{{cite book| author = Mahajan, Shobhit| title = Keksinnöt ennen ja nyt| others = Translated by Eetu Hiltunen| publisher = Tandem Verlag Gmbh| year = 2008| id = ISBN 978-3-8331-4819-4}}
Citation error, replace with{{cite book| author = Schivelbusch, Wolfgang| title = Junamatkan historia| location = Tampere| publisher = Vastapaino| year = 1996| id = ISBN 951-768-010-4}}
Citation error, replace with{{cite book| author = Wiio, Antti| title = Kun tietotekniikka muutti maailmaa, Vallankumoukselliset IT-keksinnöt kivikaudelta nykypäivään| location = Espoo| publisher = Tecnologos Oy / Deltakirjat| year = 2007| id = ISBN 978-951-96141-2-0| accessdate = 3.3.2012}}
Viitteet

Kirjallisuutta
Citation error, replace with{{cite book| author = Nykänen, Panu| title = Teknologian menneisyyttä jahtaamassa| location = Porvoo| publisher = Helsingin insinöörit HI ry| year = 2002| id = ISBN 952-91-4415-6}}
Aiheesta muualla

 ()
*
Luokka:Seulonnan keskeiset artikkelit